Prema skupini istraživača sa Sveučilišta u Pennsylvaniji, snaga sunca, vjetra i mora uskoro bi se mogla spojiti u proizvodnju ekološki prihvatljivog vodikovog goriva. Tim je integrirao tehnologiju pročišćavanja vode u novi eksperimentalni projekt elektrolizer morske vode, koji koristi električnu struju za odvajanje vodika i kisika u molekulama vode.
Prema Bruceu Loganu, profesoru inženjerstva okoliša na Kappi i profesoru na Sveučilištu Evan Pugh, ova nova metoda "cijepanja morske vode" mogla bi olakšati pretvorbu energije vjetra i sunca u goriva koja se mogu pohraniti i prenositi.
"Vodik je odlično gorivo, ali morate ga nabaviti", rekao je Logan. - Jedini održivi način za to je koristiti obnovljivu energiju i proizvoditi je iz vode. Treba koristiti i vodu koju ljudi ne žele koristiti u druge svrhe, a to bi bila morska voda. Tako je Sveti gral proizvodnje vodika morao kombinirati morsku vodu, vjetar i sunčevu energiju koja se nalazi u obalnim i morskim sredinama."
Unatoč obilju morske vode, ona se obično ne koristi za odvajanje vode. Ako se voda ne desalinizira prije uvođenja u elektrolizer – što je skup dodatni korak – ioni klora u morskoj vodi pretvaraju se u otrovni plin klor, koji uništava opremu i prodire u okoliš.
Kako bi to spriječili, istraživači su umetnuli tanku, polupropusnu membranu izvorno dizajniranu za pročišćavanje vode u tretmanu reverznom osmozom (RO). Membrana za reverznu osmozu zamijenila je membranu za ionsku izmjenu koja se obično koristi u elektrolizerima.
"Ideja koja stoji iza obrnute osmoze je da vršite jako visok pritisak na vodu, gurajući je kroz membranu i zadržavajući ione klora iza sebe", rekao je Logan.
U elektrolizeru morska voda više neće probijati membranu reverzne osmoze, već će je ona zadržati. Membrana se koristi za odvajanje reakcija koje se odvijaju u blizini dviju uronjenih elektroda – pozitivno nabijene anode i negativno nabijene katode – spojenih na vanjski izvor energije. Kada se napajanje uključi, molekule vode počinju se dijeliti na anodi, oslobađajući sićušne ione vodika koji se nazivaju protoni i stvarajući plinoviti kisik. Protoni zatim prolaze kroz membranu i spajaju se s elektronima na katodi da bi formirali plin vodik.
S instaliranom membranom za reverznu osmozu, morska voda ostaje na strani katode, a ioni klora su preveliki da bi prošli kroz membranu i došli do anode, sprječavajući stvaranje plinovitog klora.
Ali kod razdvajanja vode, kao što je Logan istaknuo, druge soli su namjerno otopljene u vodi kako bi bila vodljiva. Membrana ionske izmjene, koja filtrira ione električnim nabojem, omogućuje prolaz iona soli kroz nju. Ne postoji membrana za reverznu osmozu.
Budući da je kretanje većih iona ograničeno RO membranom, istraživači su morali ispitati jesu li sićušni protoni koji se kreću kroz pore dovoljni za održavanje visoke električne struje.
U nizu eksperimenata, istraživači su testirali dvije komercijalno dostupne membrane za reverznu osmozu i dvije kationske izmjenjivačke membrane, vrstu membrane za ionsku izmjenu koja omogućuje kretanje svih pozitivno nabijenih iona u sustavu. Svaki od njih testiran je na otpornost membrane na kretanje iona. Izračunata je i količina energije potrebna za završetak reakcija, praćeno stvaranje plinovitog vodika i kisika, analizirana interakcija s ionima klora i oštećenje membrane.
Istraživači su nedavno primili potporu od 300 dolara od Nacionalne zaklade za znanost (NSF) za nastavak istraživanja elektrolize morske vode. Logan se nada da će njihovo istraživanje odigrati ključnu ulogu u smanjenju emisije ugljičnog dioksida u cijelom svijetu.
Pročitajte također: