Водородное топливо из морской воды
Водород — это чистый источник топлива, но современные методы его получения, зачастую путем конверсии природного газа, могут уничтожить любую экологическую выгоду.
Производство водорода с помощью солнечного света и воды не создает никакого СО2, и благодаря недавним исследованиям, удалось повысить эффективность и снизить стоимость таких устройств.
Теперь инженеры из Колумбийского университета разрабатывают «устройство солнечного топлива», которое плавает в океане, собирает энергию через солнечный элемент и использует ее для сбора водорода из морской воды.
Устройство производит водород с помощью электролиза воды, метод, в котором газы H2 и O2 выделяются из воды путем пропускания электрического тока через жидкость.
В большинстве случаев устройствам для работы необходимы мембраны, отделяющие два электрода, но эти мембраны очень хрупкие и требуют много чистой воды, что ограничивает их практическое применение.
Устройство, разработанное в Колумбии, может разделить воду на водород и кислород, и не нуждается в мембране. Это означает, что его можно установить в морской воде, которая в обычной ситуации разрушает мембрану из-за загрязняющих веществ и микроорганизмов.
«Возможность безопасно использовать устройство, которое может выполнять электролиз без мембраны, еще больше приближает нас к тому, чтобы сделать возможным электролиз морской воды», — говорит Джек Дэвис (Jack Davis), ведущий автор статьи, описывающей работу устройства.
«Эти генераторы солнечного топлива являются, по сути, системами искусственного фотосинтеза, делая то же самое, что и растения с помощью фотосинтеза, поэтому наше устройство открывает возможности для создания чистой, возобновляемой энергии».
Вместо мембраны система Columbia использует два сетчатых проточных электрода, которые спроектированы как асимметричные. Каждый из них покрыт катализатором только на внешней кромке, и на этих поверхностях образуются пузырьки газа.
На одном электроде образуются пузырьки H2, а на другом — O2, и для сбора этих газов устройство использует простую физику, а именно, пузырьки достаточно увеличиваются размерах, чтобы всплывать на поверхность. Пузырьки О2 выходят на поверхность и попадают в воздух, а пузырьки Н2 – в коллекционную камеру.
Этот уникальный механизм электролиза подключен к фотогальванической ячейке, которая генерирует необходимый электрический ток благодаря энергии, собранной из солнечного света. Устройство может быть установлено на плавающей платформе в открытом море.
В настоящее время команда работает над улучшением дизайна перед началом тестирования в морской воде, и стремится расширить систему.
«Мы особенно рады возможности использования технологий солнечного топлива из-за огромного количества доступной солнечной энергии», — говорит Даниэль Эспозито (Daniel Esposito), ведущий исследователь проекта. «Наша задача — найти масштабируемые и экономичные технологии, превращающие солнечный свет в полезную форму энергии, которая также может храниться в то время, когда солнце не светит».