Wodór z kranu? Naukowcy opracowali sposób na produkcję paliwa przyszłości z nieoczyszczonej wody

Wyobraź sobie, iż zamiast kosztownej, ultra czystej wody, do produkcji czystego wodoru można wykorzystać zwykłą wodę z kranu. I to jest możliwe. Zespół naukowców z Tianjin University opracował przełomową metodę, która pozwala na pracę elektrolizerów w warunkach, które do tej pory uznawano za zbyt „brudne” dla tego rodzaju technologii.

Efekt? Możliwość wytwarzania wodoru – paliwa przyszłości – przy znacznie niższych kosztach i większej dostępności.

Dlaczego wodór jest taki ważny?

Wodór uważany jest za jedno z najczystszych źródeł energii. Można go wykorzystać do zasilania ciężarówek, autobusów, wózków widłowych czy też jako rezerwowe źródło prądu dla szpitali i serwerowni. W przeciwieństwie do paliw kopalnych nie emituje szkodliwych gazów – efektem jego spalania jest tylko para wodna.

Jedną z najpopularniejszych metod jego produkcji jest elektroliza, czyli proces rozkładu wody (H₂O) na tlen (O₂) i wodór (H₂) z użyciem prądu elektrycznego. Szczególnie obiecujące są tzw. elektrolizery PEM (z membraną wymiany protonowej), które pozwalają uzyskać wodór bardzo wysokiej czystości. Mają jednak jeden poważny problem – wymagają użycia wyjątkowo czystej wody.

Wpływ zanieczyszczeń kationowych na wydajność elektrolizera PEM / Źródło: nature.com

Woda z kranu – do tej pory wykluczona

Typowe elektrolizery PEM są bardzo czułe na zanieczyszczenia. choćby niewielka ilość jonów metali czy innych cząsteczek obecnych w wodzie z kranu może doprowadzić do ich szybkiego zużycia lub całkowitego uszkodzenia. To oznacza konieczność stosowania zaawansowanych systemów oczyszczania wody – co zwiększa koszt całej instalacji i utrudnia jej wykorzystanie na większą skalę.

Zespół z Tianjin University znalazł sposób, by obejść ten problem. Ich pomysł polega na modyfikacji katody (czyli jednego z elektrod w elektrolizerze) dzięki specjalnych tlenków kwasów Bronsteda – konkretnie MoO₃₋ₓ (tlenek molibdenu). Substancja ta obniża lokalne pH, tworząc silnie kwasowe mikrośrodowisko, które:

• przyspiesza reakcje chemiczne odpowiedzialne za produkcję wodoru,
• zapobiega osadzaniu się zanieczyszczeń na elektrodzie,
• chroni membranę przed degradacją.

Działa w praktyce – i to przez długi czas

Badacze przetestowali swoją metodę w praktyce. Zmodyfikowany elektrolizer PEM działał stabilnie przez ponad 3000 godzin w trybie ciągłym, używając zwykłej wody z kranu i utrzymując bardzo dobrą wydajność. To wynik porównywalny z systemami, które pracują na wodzie ultrapure – ale przy znacznie niższych kosztach.

Możliwość korzystania z nieoczyszczonej wody znacząco upraszcza wdrażanie technologii produkcji wodoru. Oznacza to, iż takie urządzenia będzie można z powodzeniem stosować w miejscach, gdzie dostęp do czystej wody jest utrudniony, np. w krajach rozwijających się czy w instalacjach przemysłowych. Dla świata dążącego do neutralności klimatycznej to ogromny krok naprzód.

• Sprawdź także: Zielony wodór z Afryki droższy niż przypuszczano. Tylko 2% lokalizacji konkurencyjne dla Europy

Choć badania są jeszcze na wczesnym etapie, otwierają nowe perspektywy dla inżynierów i projektantów systemów wodorowych. Naukowcy planują teraz rozwijać technologię i dostosowywać ją do różnych warunków środowiskowych. o ile wszystko pójdzie zgodnie z planem – być może już niedługo produkcja zielonego wodoru stanie się tańsza i bardziej dostępna niż kiedykolwiek wcześniej.