Korlátlan hidrogénforrás
Szabad az út az üzemanyagcellás járművek és általában a hidrogén alapú, fenntartható társadalom előtt: amerikai kutatók rájöttek, hogyan lehet tengervízből fenntartható módon előállítani a nagy energiatartalmú gázt.
A hidrogén a leggyakrabban előforduló anyag a világegyetemben: az ismert legkönnyebb anyag az univerzum mintegy 74 százalékát teszi ki. A Földön persze mások az arányok: az óceánok összetételében kevesebb, mint 11 százaléknyi, a légkörben pedig az egy százalékot sem éri el a hidrogén aránya. Ahhoz tehát, hogy üzemanyagként használhassuk, mesterségesen kell előállítanunk a hidrogént, ami legegyszerűbben elektrolízissel, azaz vízbontással lehetséges.
Mivel földünkön a 2018-as adatok alapján egymilliárd 386 millió 604 ezer 230 köbkilométernyi (azaz 1,39 trillió köbméter, vagyis 1,39 trilliárd liter) víz található, ez elvileg nem jelent problémát. Csakhogy ennek a víznek mintegy 97 százaléka tengervíz, ami a tudomány eddigi állása szerint nem volt alkalmas a vízbontásra, mivel sajátos összetételének köszönhetően vízbontás során rendkívül gyorsan korrodálja a pozitív elektródát (anód). Édesvízből hidrogént előállítani viszont a legkevésbé sem fenntartható megoldás, hiszen a föld ivóvízkészletei így is korlátozottak.
Ezért számít mérföldkőnek az a felfedezés, amelyet a kaliforniai Stanford Egyetem három kutatója (Hongjie Dai, J. G. Jackson és C. J. Wood professzorok) tett: speciális szerkezetű nikkel vegyületekkel vonják be az anódot, amelyek egyrészt elősegítik az elektrolízis folyamatát, másrészt megelőzik a pozitív elektróda korrózióját. A kísérletsorozatban a hagyományos elektróda 12 óra elteltével annyira korrodálódott a tengervízben, hogy leállt az elektrolízis folyamata – az új fejlesztésű, bevont anód viszont több mint ezer órán át üzemképes maradt. Ráadásul a folyamat során tízszer nagyobb áramerősséggel tudták bontani a tengervizet, mint korábban, ezért az eljárással adott idő alatt nagyobb mennyiségű hidrogén állítható elő – a hatásfok gyakorlatilag megegyezik a jelenleg használt, tisztított édesvizet alkalmazó folyamatokéval.
Az eljárást nem csak laboratóriumi körülmények között végezték el, egyszerű iskolai eszközökkel, a San Francisco-i öbölből merített tengervízzel is működött. A kutatók szerint most a vállalatokon a sor, hogy ipari léptékben is megvalósítsák a folyamatot. A tudósok optimisták, szerintük a jelenleg létező, tisztított vizet alkalmazó berendezések néhány alkatrészének cseréjével gyorsan és hatékonyan átállíthatók tengervíz bontására.
A Stanford Egyetem által kidolgozott módszer új lendületet adhat a hidrogén ipari felhasználásának, és elősegítheti a hidrogén üzemanyagcellás személy- és haszonjárművek elterjedését. A felfedezés pont időben érkezett, hiszen az FCEV technológia élharcosa, a Toyota a következő néhány évben megkezdi a technológia széles körű piaci bevezetését. 2020-ra megfelezi az üzemanyagcella gyártási költségeit, a 2025-ben színre lépő, harmadik generációs berendezések pedig csupán negyed annyiba fognak kerülni, mint most. Ez megteremti az alapot a Toyota azon ambíciójához, hogy a második generációs Mirai szedánból és további üzemanyagcellás típusaiból évente 30 ezer darabot (a jelenlegi mennyiség tízszeresét) értékesítse világszerte, ha pedig az üzemanyag is olcsón, nagy mennyiségben áll majd rendelkezésre, méghozzá fenntartható forrásból, akkor 20 éven belül valóban beköszönthet a Toyota által megálmodott hidrogén alapú gazdaság kora.
Fotók: Toyota, news.stanford.edu, earth.stanford.edu
