Изследователи са създали електролизатор, който може да черпи водата от въздуха и да я превръща във водородно гориво и кислород.
Зеленият водород, произведен от водна електролиза, има голям потенциал за съхранение и транспортиране на възобновяема енергия. Но процесът за производството му изисква вода, а много от местата с най-голям потенциал за слънчева енергия са много сухи.
„В Австралия имаме изобилие от слънчева енергия в централните пустинни райони, но изобщо няма вода – нито подземни води, нито прясна вода. Единствената вода, която имаме, е водата във въздуха“, коментира д-р Ган Кевин Ли (Gang Kevin Li), старши преподавател в катедрата по инженерна химия в Университета на Мелбърн и водещ автор на статия, описваща изобретението, публикувана в Nature Communications.
„Въздухът е навсякъде, а въздухът съдържа много, много вода – 12,9 трилиона тона във всеки един момент.“
Устройството, наречено модул за директна въздушна електролиза (DAE), е направено от поресто, подобно на гъба вещество с електроди в двата края. Гъбата е „хигроскопична”: абсорбира влагата от околния въздух.
Веществото е подобно на силикагел, който често виждате в малки пакетчета, предназначен да абсорбира влагата.
„Така е, но материалът, който използваме, всъщност е с много по-силни хигроскопични свойства.“
Защо този материал вече не се използва за питейна вода в пустините? Това не прави водата много вкусна – ключова съставка е например сярната киселина.
„Водата е достъпна за електролиза, но не може да се пие“, отбелязва Ли.
Материалът също така съдържа електролит, което означава, че събраната H2O може да се превърне в H2 и O2 като се образуват мехурчета на всеки от електродите.
„Това всъщност е напълно нова концепция, тъй като предишните електролизатори за производство на водород от вода трябваше да бъдат затворена система“, разказва Ли.
„Нашата система е различна: имаме полуотворен електролизатор, така че имаме затворени само горния и долния електрод, но четирите страни на този електролизатор са отворени за въздуха.
„Това означава, че влагата от въздуха може да се прехвърли в хигроскопичния електролит автоматично или спонтанно, без да консумира енергия. Така че нямаме нужда от допълнителна енергия, за да извлечем тази вода.
 Прототипът на DAE, създаден в Мелбърн. Кредит: Guo et al. 2022, Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-022-32652-y |
Когато са свързали устройството към електрозахранване, изследователите са успели да използват DAE в продължение на 12 дни без спад в производителността.
Те са успели да го използват и в изключително сухи условия.
"Можем да работим с него до 4% относителна влажност - много по-ниска от средната влажност в пустинята", разказва Ли.
(Средната относителна влажност в пустинята Сахел в Северна Африка е около 20%.)
Моделирането им показва, че в топъл и слънчев ден прототипът с размер А5 може да генерира 3700 литра водород на ден на квадратен метър от тяхната кула.
Изследователите са получили финансиране, за да продължат да разработват своя прототип.
"До края на тази година ще увеличим мащаба му до един квадратен метър, а до края на следващата година - до 10 квадратни метра", разказва Ли.
Но той преполага, че устройството един ден няма да се окаже в космоса - то може да произвежда както водород, така и кислород.
"В атмосферата на Марс има малко, съвсем малко количество вода", добавя той.
"Представям си, че ако това устройство може да се използва на друга планета, то би могло да се превърне в генератор на гориво и да произвежда кислород непрекъснато."
Справка: Guo, J., Zhang, Y., Zavabeti, A. et al. Hydrogen production from the air. Nat Commun 13, 5046 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-32652-y
Източник: Generating hydrogen fuel from the very air we breathe, Cosmos magazine
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари