שיטה חדשה לייצור מימן יעיל המפרידה בין חמצן לייצור מימן, שפותחה על ידי חוקרים בשבדיה, מבטלת סיכוני פיצוץ ואת הצורך במתכות נדירות מכדור הארץ, עם יעילות של 99 אחוז. חדשנות זו מבטיחה אינטגרציה קלה יותר עם אנרגיות מתחדשות ויש לה פוטנציאל משמעותי ליישום מסחרי.
מדענים בשוודיה פיתחו שיטה חדשנית להפקת אנרגיית מימן ביעילות משופרת. תהליך זה מפריד מים לחמצן ומימן, ומבטל את האפשרות המסוכנת של שילוב שני הגזים.
השיטה החדשה שפותחה במכון הטכנולוגי המלכותי של KTH בשטוקהולם, מנתקת את תהליך האלקטרוליזה הסטנדרטי להפקת גז מימן, המפצל מולקולות מים על ידי הפעלת זרם חשמלי. בניגוד למערכות הרווחות, הוא מייצר את גזי החמצן והמימן המתקבלים בנפרד ולא בו-זמנית באותו תא, שם הם צריכים להיות מופרדים על ידי מחסומי ממברנה
הפרדה זו מבטלת את האפשרות שהגזים יתערבבו עם הסיכון לפיצוצים, אומר החוקר Esteban Toledo, Ph.D. סטודנט ב-KTH שהיה שותף לכתיבת המאמר שפורסם היום ב התקדמות המדע יחד עם Joydeep Dutta, פרופסור לפיזיקה יישומית ב-KTH. זה גם מבטל את הצורך במתכות נדירות מכדור הארץ.
שני החוקרים רשמו פטנט על המערכת וחברה, Caplyzer AB, הוקמה באמצעות KTH Innovation כדי להרחיב את הטכנולוגיה.
מחבר שותף אסטבן טולדו, דוקטורנט במכון המלכותי לטכנולוגיה KTH, עובד עם אב הטיפוס של פיצול מים מנותק בשטוקהולם, שוודיה. קרדיט: דיוויד קלהאן
כדאיות ויעילות מסחרית
דוטה אומר שיעילות גז המימן Faradaic הוכחה כ-99%. החוקרים מדווחים גם כי בדיקות מעבדה לא הראו התכלות ניכרת של האלקטרודה כתוצאה מבדיקות ארוכות טווח, מה שחשוב ליישומים מסחריים.
הפקת מימן ממים תמיד מייצרת חמצן. לאלקטרוליזר אלקליין טיפוסי יש אלקטרודה חיובית ושליליה המזווגות בתוך תא של מים אלקליין, מופרד על ידי מחסום חדיר ליונים. כאשר מופעל זרם חשמלי, מים מגיבים בקתודה על ידי יצירת מימן ויוני הידרוקסיד בעלי מטען שלילי אשר מתפזרים דרך המחסום לאנודה כדי לייצר חמצן.
אבל המחסום גורם להתנגדות ואם המטען החשמלי משתנה, הסיכון לתערובת נפיצה בין חמצן למימן גדל.
טולדו אומר שהמשגה מחדש של אלקטרוליזה של מים מכינה את הבמה לצורה אמינה יותר של ייצור אנרגיה ירוקה, המשלבת מקורות לסירוגין כמו שמש או רוח.
"מכיוון שאנחנו לא מסתכנים בערבוב הגזים, אנחנו יכולים לפעול בטווח רחב יותר של כוח קלט", הוא אומר. "הרבה יותר קל אז להתחבר עם אנרגיות מתחדשות שבדרך כלל מספקות כוח משתנה."
דרך חדשה להפקת גז מימן, פשוט ובטוח, פורסמה היום ב-Science Advances. קרדיט: דיוויד קלהאן
ייצור גזים בו-זמני נעקף על ידי החלפת אחת האלקטרודות באלקטרודה סופר-קיבולית העשויה מפחמן. אלקטרודות אלו אוגרות ומשחררות יונים לסירוגין, ומפרידות למעשה ייצור מימן וחמצן.
כאשר האלקטרודה טעונה שלילי ומייצרת מימן, קבל-העל אוגר יוני הידרוקסיד (OH) עתירי אנרגיה. כאשר כיוון הזרם משתנה, קבל-העל משחרר את ה-OH הנקלט, וחמצן מופק באלקטרודה החיובית כעת.
"אלקטרודה אחת עושה את האבולוציה של חמצן ומימן גם יחד", אומר דוטה. "זה דומה מאוד לסוללה נטענת המייצרת מימן – נטענת ופריקה לסירוגין. הכל עניין של השלמת המעגל".
המחקר מומן בחלקו על ידי Vinnova ו-Åforsk.
