Istraživači u Švedskoj predstavili su novi koncept za efikasniju proizvodnju energije vodonika, cepanje vode na kiseonik i vodonik bez opasnog rizika od mešanja dva gasa.
Razvijen na KTH Kraljevskom tehnološkom institutu u Stokholmu, nova metoda razdvaja standardni proces elektrolize za proizvodnju gasa vodonika, koji razdvaja molekule vode primenom električne struje. Za razliku od preovlađujućih sistema, on proizvodi dobijene gasove kiseonika i vodonika odvojeno, a ne istovremeno u istoj ćeliji, gde ih treba razdvojiti membranskim barijerama.
To razdvajanje eliminiše mogućnost mešanja gasova sa rizikom od eksplozije, kaže istraživač Esteban Toledo, dr. student na KTH koji je koautor rada objavljenog danas u časopisu Naučni napredak zajedno sa Joideep Dutta, profesorom primenjene fizike na KTH. Takođe eliminiše potrebu za metalima retkih zemalja.
Dva istraživača su patentirala sistem, a kompanija, Caplizer AB, formirana je kroz KTH Innovation kako bi proširila tehnologiju.
Dutta kaže da je Faradaikova efikasnost gasa vodonika pokazala 99 procenata. Istraživači takođe navode da laboratorijski testovi nisu pokazali očiglednu degradaciju elektroda kao rezultat dugotrajnih testova, što je važno za komercijalne primene.
Proizvodnja vodonika iz vode uvek stvara kiseonik. Tipičan alkalni elektrolizator ima pozitivnu i negativnu elektrodu uparene unutar komore sa alkalnom vodom, odvojene barijerom koja propušta jone. Kada se primeni električna struja, voda reaguje na katodi formiranjem vodonika i negativno naelektrisanih hidroksidnih jona, koji difunduju kroz barijeru do anode da bi proizveli kiseonik.
Ali barijera izaziva otpor, a ako električni naboj fluktuira, povećava se rizik od eksplozivne mešavine kiseonika i vodonika.
Toledo kaže da rekonceptualizacija elektrolize vode postavlja scenu za pouzdaniji oblik proizvodnje zelene energije, uključujući isprekidane izvore poput sunca ili vetra.
„Pošto ne rizikujemo da mešamo gasove, možemo da radimo u širem opsegu ulazne snage“, kaže on. „Mnogo je lakše upariti se sa obnovljivim izvorima energije koji generalno pružaju promenljivu snagu.“
Istovremena proizvodnja gasova se zaobilazi zamenom jedne od elektroda superkapacitivnom elektrodom napravljenom od ugljenika. Ove elektrode naizmenično skladište i oslobađaju jone, efikasno odvajajući proizvodnju vodonika i kiseonika.
Kada je elektroda negativno naelektrisana i proizvodi vodonik, superkondenzator skladišti energetski bogate hidroksid (OH) jone. Kada se smer struje promeni, superkondenzator oslobađa apsorbovani OH, a kiseonik se proizvodi na sada pozitivnoj elektrodi.
„Jedna elektroda vrši evoluciju kiseonika i vodonika“, kaže Dutta. „Umnogome liči na punjivu bateriju koja proizvodi vodonik — naizmenično se puni i prazni. Sve je u kompletiranju kola.“
