Jak zrobić wodór z wody morskiej?

Na ironię zakrawa fakt, że pierwiastek, którego w kosmosie jest tak dużo, na Ziemi praktycznie nie występuje. Zmusza to nas do jego produkcji, która niestety napotyka poważne problemy. Jak się produkuje wodór? Za pomocą zjawiska, o którym każdy uczył się na lekcji fizyki. Elektroliza, bo o niej mowa, jest możliwa jednak wyłącznie z wodą słodką. Rozdzielenie na tlen i wodór wody słonej wiązało się z kosztownym odsalaniem, co pochłaniało znaczne ilości energii. Ostatecznie wykluczało to opłacalność całego procesu. Naukowcy z Królewskiego Instytutu Technologii w Melbourne opracowali metodę pozyskiwania wodoru z wody słonej.

Wodór to nośnik energii

Niektórzy naukowcy twierdzą, że nazywanie go paliwem jest nieprecyzyjne. Pierwiastek ten można wykorzystać do magazynowania energii. Jest to święty graal współczesnej nauki. Dotychczas produkcja sprawiała wiele problemów. Choć elektroliza wody słodkiej nie stanowi dla nas problemu, to z oczywistych powodów musimy sięgnąć po wodę słoną. W procesie tym trzeba użyć elektrod, które w wodzie morskiej momentalnie korodują. I jest to jak dotąd bardzo poważna przeszkoda dla rozwoju technologii wodorowych.

Do elektrolizy wody stosuje się prąd elektryczny. Dlatego produkcja wodoru jest ściśle powiązana z odnawialnymi źródłami energii. Wykorzystanie tej energii do otrzymania pierwiastka daje nam w pełni ekologiczny zielony wodór. Potencjał, jaki w nim drzemie, dostrzega coraz więcej krajów na świecie. Wodorociąg będą budować wspólnie Francja, Portugalia i Hiszpania. Ostatnio do tej grupy dołączyły także Niemcy. W 2021 roku Szwecja ogłosiła, że wybuduje pierwszą na świecie hutę, która będzie zasilana wodorem.

Polska również dostrzega wyścig o wodór. Nad Wisłą działają firmy, które produkują wodór oraz wykorzystują go ogrzewania osiedli. Pierwsze mieści się w Środzie Śląskiej. Prawdziwa rewolucja jeszcze jednak przed nami.

Słona woda da na energię?

Z problemem elektrolizy wody morskiej naukowcy z całego świata zmagali się od dawna. Udało się to grupie badaczy z Australii. Do produkcji zielonego wodoru używa się elektrolizera, który przesyła prąd elektryczny przez wodę, aby rozdzielić ją na elementy składowe — wodór i tlen. Elektrolizery wykorzystują drogie katalizatory i zużywają dużo energii oraz wody. Do wyprodukowania jednego kilograma wodoru potrzeba około dziewięciu litrów.

Największą przeszkodą w wykorzystaniu wody morskiej jest chlor, który może powstać jako produkt uboczny. Gdybyśmy mieli zaspokoić światowe zapotrzebowanie na wodór bez wcześniejszego rozwiązania tego problemu, produkowalibyśmy 240 milionów ton chloru rocznie — to trzy do czterech razy więcej niż wynosi światowe zapotrzebowanie na chlor. Nie ma sensu zastępować wodoru wytwarzanego przez paliwa kopalne produkcją wodoru, która może w inny sposób szkodzić naszemu środowisku

– powiedział dr Nasir Mahmood, szef grupy naukowców.

Metoda opracowana przez zespół wykorzystuje specjalny rodzaj katalizatora opracowanego do pracy z wodą morską. Badania koncentrowały się na produkcji wysoce wydajnych, stabilnych urządzeń, które można wytwarzać w sposób opłacalny.

Te nowe katalizatory pobierają bardzo mało energii do działania i mogłyby być stosowane w temperaturze pokojowej

– powiedział Mahmood.

Nasze podejście skupiło się na zmianie wewnętrznej chemii katalizatorów poprzez prostą metodę, która sprawia, że są one stosunkowo łatwe do wytworzenia na dużą skalę, więc mogą być łatwo syntetyzowane w skali przemysłowej

– powiedział Suraj Loomba, który również brał udział w pracach.

Opracowanie nowych typów katalizatorów sprawi, że obniży się koszt produkcji elektrolizerów. Tym samym spełni się cel władz australijskich, które chcą produkować zielony wodór w cenie 2 dolary za kilogram. Ma to go uczynić konkurencyjnym wobec paliw kopalnych. W kolejnym etapie badań naukowcy chcą opracować prototyp elektrolizera, który będzie w stanie wyprodukować duże ilości wodoru.

Nie kopmy już więcej

Wizja przyszłości, w której każdy kraj może samodzielnie wyprodukować paliwo niezbędne do funkcjonowania gospodarki to sen wszystkich racjonalnych ekologów. Wodór może być również wykorzystywany do zasilania silników elektrycznych, co stanowi alternatywę wobec baterii litowo-jonowych. Problemem jest jednak składowanie. Cząsteczki wodoru są tak małe, że przenikają przez większość znanych nam materiałów. Wyjątek stanowi tytan, ale jego cena sprawia, że szerokie zastosowanie go w motoryzacji jest niemożliwe. Udowadnia to wodorowa Toyota Mirai, która posiada bak wykony właśnie z tego pierwiastka. Cena? „Tylko” 323 tys. złotych.

Wiele miast już teraz zwraca się w stronę wodoru. Po Krakowie jeździ testowy autobus elektryczny, który zasilany jest właśnie przez ten pierwiastek. Każdy dyrektor miejskiego przewoźnika ucieszyłby się, gdyby jego firma mogła samodzielnie produkować paliwo potrzebne do napędzania autobusów. Na szczęście wiele wskazuje na to, że wizja ta może faktycznie się spełnić. Musimy tylko uważać – jako państwo i społeczeństwo, żeby nie przespać rewolucji i nie obudzić się jak wszystkie karty będą już rozdane.

Źródła:

1. „Science daily”, “How to make hydrogen straight from seawater — no desalination required”
2. Aleksandra Fedorska, “biznesalert”, “H2Med, czyli wodorociąg z Hiszpanii i Portugalii, przez Francję do Niemiec”.

Może cię również zainteresować: