Produkcja wodoru i uzdatnianie wody w jednym! Odkrycie naukowców z Uniwersytetu Alberty

Przełomowe odkrycie zostało dokonane całkowicie przez przypadek. Robin Hamilton, pracownik naukowy na Wydziale Chemii Uniwersytetu Alberty, tworzył właśnie elektrodę dla studenta pracującego nad projektem. Naukowiec wymieszał ze sobą parę substancji i zostawił je do odstania przez noc z myślą, że wróci do pracy następnego dnia. Rano zorientował się jednak, że mieszanina bulgocze, co teoretycznie nie powinno mieć miejsca. Natychmiast skontaktował się z profesorami z tej samej uczelni: Jeffem Strykerem i Jonathanem Veinotem. Wszyscy trzej naukowcy szybko zorientowali się, że oto w swoich rękach mają coś unikatowego – nowy typ katalizatora. 

Czym wyróżnia się nowy katalizator?

Substancja ta może reagować z każdym rodzajem wody. Wbrew pozorom ma to znaczenie, gdyż typowa elektroliza musi odbywać się w wodzie zdemineralizowanej. Oznacza to, że powinna być ona oczyszczona z wszelkich zanieczyszczeń, a taki proces demineralizacji także pochłania pewną ilość energii. W przypadku nowego katalizatora możliwe jest nie tylko zastosowanie go w zanieczyszczonej wodzie, ale także jednoczesne jej oczyszczenie.

Dodatkowo nowo powstały katalizator jest wytworzony z mieszaniny nietoksycznych substancji, które są łatwe do zdobycia i co za tym idzie – niedrogie. Tym samym odkrycie naukowców z kanadyjskiego uniwersytetu stwarza możliwość produkcji wodoru w tani i przystępny sposób. Ponadto dzieło Kanadyjczyków umożliwia przeprowadzenie procesu wytwarzania wodoru w znacznie niższych temperaturach i bez konieczności użycia tak dużej ilości energii, która była dotychczas konieczna. 

Sposób na zwiększenie bezpieczeństwa

Jednak to nie koniec zalet, jakie wymieniają naukowcy z uniwersytetu w Albercie. Jak dotąd jedynie ok. 4% produkowanego wodoru pochodzi z procesu elektrolizy wody. Proces ten polega na przerwaniu wiązania chemicznego między wodorem i tlenem pod wpływem przepływającego prądu elektrycznego. Tym sposobem powstaje gazowy tlen i wodór. Jeśli te dwa gazy zmieszają się ze sobą w nieodpowiednich proporcjach mogą doprowadzić do eksplozji. Dlatego też ta metoda produkcji ogniw wodorowych wymaga rozdzielenia tych dwóch pierwiastków od siebie. W tym celu używa się separatorów membranowych, których zakup i utrzymanie jest bardzo kosztowne. Za pomocą nowej metody możliwe jest pominięcie tego kroku i natychmiastowe przekierowanie odseparowanego wodoru do ogniwa paliwowego. Dodatkowo, nowy katalizator może umożliwić zwiększenie produkcji wodoru z elektrolizy. Obecnie większość ogniw wodorowych jest wytwarzanych przy okazji reformingu gazu ziemnego. Jest to jak dotąd najtańsza metoda produkcji wodoru, jednak nowe rozwiązania, podobne do tych zaprezentowanych przez Kanadyjczyków, mogą pomóc w zmianie tego trendu. 

Sposób na ratowanie ludzkich żyć

Obecnie głównym celem naukowców jest stworzenie przenośnego urządzenia, które mogłoby produkować energię i oczyszczać wodę w społecznościach oddalonych od miast lub w miejscach dotkniętych różnymi katastrofami. W takich sytuacjach przeważnie brakuje zarówno potrzebnej energii, jak i wody pitnej.  

Trzej naukowcy postanowili rozwinąć swój pomysł i założyć firmę Dark Matter Materials, która ma za zadanie rozpowszechnienie nowego katalizatora i zbudowanie wspomnianego wcześniej urządzenia. Jak na razie firma dopiero raczkuje, jednak sam pomysł zdobył zainteresowanie kanadyjskiego sektora energetycznego. 

Dobry czas dla wytwarzania wodoru

Pracownicy Uniwersytetu Alberty znaleźli się w odpowiednim miejscu i czasie, ponieważ ta prowincja Kanady promuje rozwój produkcji wodoru. Zgodnie z planami Edmonton, stolica regionu, ma zostać centrum wytwarzania wodoru. Już od lat Alberta przoduje w wytwarzaniu wodoru, jednak jak dotychczas miał on jedynie zastosowanie w przemyśle naftowym, gdzie używano go do produkcji syntetycznej ropy naftowej. Jonathan Veinot roztacza wizję kontynuowania produkcji syntetycznej ropy naftowej z piasków bitumicznych, ale przy jednoczesnym oczyszczaniu wody. Obecnie trwają prace nad zamienieniem tej części Kanady w miejsce zajmujące się produkcją niebieskiego wodoru. Jednak odkrycie Hamiltona przynosi nadzieję na to, że władze prowincji zechcą rozwinąć także produkcję zielonego wodoru. Skoro nowy katalizator umożliwia przeprowadzenie elektrolizy z mniejszymi nakładami energetycznymi to jest to krok we właściwą stronę. Zwłaszcza biorąc pod uwagę fakt, że standardowa elektroliza wymaga dostarczenia dużych ilości energii. Zmniejszenie ilości potrzebnej energii elektrycznej umożliwiłoby wykorzystanie OZE do produkcji wodoru na szerszą skalę. Na tę chwilę pozostaje czekać na dalsze wyniki pracy kanadyjskich naukowców.

Źródło: University of Alberta, www.ualberta.ca