Плавучі сонячні установки розкладають морську воду, щоб зробити водневе паливо

Виділення водню з морської води

Водородное паливо являє собою ще одну альтернативну форму енергії, яка може бути використана для повільного відмирання світу від викопних видів палива - це енергія з нульовим рівнем викидів, що створює тільки воду при спалюванні. Проблема, однак, полягає в тому, що водневий газ (H2) для палива отримують з використанням процесу, відомого як паровий метан, який також виділяє вуглекислий газ (CO2), що є ключовим фактором глобального потепління. Наявність CO2, що затримується за H2, ускладнює його використання в порівнянні з сонячної і вітрової енергії.

Даніель Еспозіто, доцент кафедри хімічної інженерії в Columbia Engineering, вивчив спосіб використання електролізу води - процес поділу води на водень і кисневий газ (O2) - для отримання водню без діоксиду вуглецю, що йде уздовж поїздка. Це зайняло трохи роботи, але Еспозіто і його команда розробили пристрій, який може зробити саме це, і це може надихнути на створення більших пристроїв, здатних генерувати більшу кількість водневого палива.

Його створення називається плаваючим фотогальванічним (PV) електролізером. На даний момент це ще невеликий лабораторний прототип, але кінцевий продукт буде перетворений в складний плавучий океан з іронічно схожим видом на глибоководну нафтову вишку. Замість того, щоб створювати нафту, цей комплекс буде виробляти H2, використовуючи сонячне світло і морську воду.

Автономний прототип PV-електролізера, плаваючий в сірчаної кислоти, зліва, в порівнянні з рендерингом гіпотетичної великомасштабної «установки сонячного палива», що діє на відкритому морі. (Зображення: Left, Jack Davis, Right, Justin Bui / Columbia Engineering)

Більшість комерційних електролізерів містять мембрани, які виділяють гази водню і кисню (O2). Проте ці мембрани чутливі до домішок і мікроорганізмів, виявлених в морській воді, і можуть бути пошкоджені з плином часу. Пристрій Esposito не використовує мембрани і, отже, не вразливе до тих же проблем.

«Простота нашої архітектури PV-електролізера робить нашу конструкцію особливо привабливою для її застосування для електролізу морської води, завдяки її низькій ціні і більш високою довговічності в порівнянні з поточними пристроями, які містять мембрани», - сказав Еспозіто в прес-релізі.

Паливо для реального світу

Новий пристрій спирається на унікальну конфігурацію електродів, які відокремлюють і збирають водень і кисневий газ на основі плавучості їх бульбашок у воді. Ця система не вимагає перекачування рідини всередині пристрою і виробляє водневий газ з чистотою 99%.

Дизайн Esposito ще не готовий для реальних операцій; він був протестований тільки на ідеальних електролітах в лабораторії, і він не готовий вирішувати справжню морську воду і додаткові проблеми, які вона піднімає. Однак в майбутньому команда має намір поліпшити свій дизайн, щоб бути більш ефективною, а також сподівається створити більші електролізери, які можуть працювати в більшому масштабі.

З огляду на, що інші вчені також працюють над розробкою матеріалів, які можуть виробляти водневе паливо з морської води, у нас можуть бути працездатні пристрої раніше, ніж пізніше.

«Існує багато можливих технологічних рішень для досягнення сталого енергетичного майбутнього, але ніхто не знає точно, які конкретні технології або комбінації технологій будуть найкраще переслідувати», - сказав Еспозіто в прес-релізі. «Наше завдання - знайти масштабовані і економічні технології, які перетворять сонячне світло в корисну форму енергії, яка також може зберігатися в ті часи, коли сонце не світить».

Література: EurekAlert!, Колумбійський університет, Science Direct