Vyšší úroveň ekologie: Pohonné hmoty už lze vyrábět i z mořské vody

Vědci ze Stanfordské univerzity vyvinuli metodu, jak vyrábět vodík z mořské vody s využitím elektrické energie. Dosud využívané elektrolyzéry vyžadovaly použití čisté vody, protože ve styku s tou mořskou rychle korodují. Díky novému objevu lze vyrábět pohonné hmoty pro automobily poháněné palivovými články a využít k tomu obrovské zdroje moří a oceánů, a to i na místech, kde jsou zásoby pitné vody omezené.

Elektromobily na vodík jsou poměrně novou technologií, přesto počet automobilek, které se rozhodly ji využít, stále roste. Největším výrobcem vozů na palivové články je Toyota, jejíž vodíkový sedan Mirai je k dispozici zákazníkům v Evropě, Japonsku, Severní Americe, Austrálii a na Blízkém Východě. Lexus představil svůj koncepční model LF-FC vybavený touto technologií na tokijském veletrhu v roce 2015 a v současnosti pracuje na sériově vyráběném vozu.

Mezi modely poháněné vodíkovými palivovými články patří také Hyundai Nexo a Honda Clarity FCV. Mercedes-Benz realizuje pilotní program k modelu GLC F-CELL v Německu a Japonsku. Automobily na vodík představují atraktivní alternativu jak k vozům poháněným spalovacími motory, neboť neemitují škodliviny, tak k elektromobilům na baterie, vzhledem k tomu, že tankování vodíku je rychlé a má vyšší dojezdovou vzdálenost na jednu nádrž.

Nejjednodušší způsob, jak vyrábět pohonné hmoty

Vodík lze vyrábět několika způsoby, mimo jiné parní přeměnou metanu, jehož zdrojem mohou být komunální či zemědělské odpady, a také elektrolýzou vody. Elektrolýza, při níž vzniká výhradně vodík a kyslík, je dávno známou a dlouhodobě využívanou technologií. Jedná se o nejekologičtější způsob výroby vodíku, zvlášť pokud využívá k napájení elektrolyzéru obnovitelnou energii. Proces lze také přizpůsobit potřebnému rozsahu produkce, protože elektrolyzéry vyrábějící vodík mohou představovat jak malá domácí zařízení, tak velké průmyslové mechanismy. Vodík je atraktivní formou pohonu automobilů, jelikož při jeho využití nevzniká oxid uhličitý ani toxické substance. Jediným vedlejším produktem reakce vodíku a kyslíku v palivových článcích je voda.

Průlomové řešení

Výroba vodíku z vody představuje vhodnou alternativu k fosilním palivům, ať už v automobilovém průmyslu, nebo v energetice či průmyslu. V mnoha částech světa však může situaci komplikovat omezený přístup k čisté vodě. Tým vědců ze Stanfordské univerzity našel metodu, jak vyrábět vodík z mořské vody. Kalifornští vědci zkonstruovali zařízení, ve kterém se používají elektrody odolné vůči korozi, již způsobují ionty chlóru. Objev zveřejnil profesor Hongjie Dai a jeho tým ve vědeckém časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.

Jak se vyhnout korozi

Elektrolýza vody je velmi jednoduchá – stačí vložit do vody dvě elektrody připojené k elektrickému proudu. U záporné elektrody se uvolňují bublinky vodíku, u kladné pak vzniká kyslík. Všechno probíhá hladce, je-li voda čistá, ovšem kationty chlóru ve slané vodě způsobují rychlou korozi anody. Tým Hongjie Daie zjistil, že když pokryjí anodu vrstvami záporných nábojů, budou ionty chlóru odpuzovat a zpomalí korozi. Použili k tomu hydroxid nikelnatý a železitý na vrstvě síranu nikelnatého pokrývajícího pěnu z niklu.

Funguje to stejně jako vzájemně se odpuzující póly magnetů. Bez tohoto zabezpečení by mohla kladná elektroda v mořské vodě fungovat pouze 12 hodin, pak by se rozpadla. Vrstva síranu nikelnatého prodlouží její životnost na více než tisíc hodin.

Snadná výroba

První testy proběhly v laboratoři, kde byl průtok proudu přísně regulovaný. Později však vědci připojili zařízení k fotovoltaickému panelu a úspěšně vyrobili vodík z vody v Sanfranciské zátoce, v podmínkách velmi vzdálených těm laboratorním. Ukázali tak, že může zařízení spolupracovat s obvykle využívanými systémy výroby vodíku z čisté vody.

Nová metoda je tak jednoduchá, že ji lze velmi snadno aplikovat, čímž se otvírají nové možnosti rozšíření výroby vodíku za použití sluneční či větrné energie. Stačí použít nový druh elektrod ve stávajících systémech. Toto řešení může také usnadnit zkoumání oceánů díky jednoduché výrobě kyslíku z mořské vody přímo na palubě ponorky.

Štítky: