Нова електрохемијска метода раздваја воду са струјом за производњу водоничног горива — и смањује трошкове енергије у том процесу
Научници су развили нову технику која удвостручује количину водоника произведеног приликом цепања молекула воде струјом. Метода функционише додавањем једноставног органског молекула и модификованог катализатора у реактор.
Прилагођена метода смањује трошкове енергије до 40% и може понудити „обећавајући пут за ефикасну и скалабилну производњу водоника“, рекли су истраживачи у новој студији објављеној 1. Цхемицал Енгинееринг Јоурнал.
Коришћење електричне енергије за раздвајање воде на молекуле водоника и кисеоника – метода позната као електролиза – потенцијално би могла да понуди начин за стварање водоника без директних емисија угљен-диоксида.
Ватцх Он
Ово функционише повезивањем две металне плоче познате као електроде на напајање једносмерном струјом и потапањем крајева плоча у воду. Применом електричне енергије на коло ствара се водоник на негативној електроди (аноди) и кисеоник на позитивној (катоди).
Међутим, електролиза воде је тренутно неефикасна, скупа и троши много електричне енергије, која често долази из необновљивих извора. Главна неефикасност је производња кисеоника на аноди, објаснио је Хајдарпур.
Да би превазишао овај проблем, тим који стоји иза нове студије прилагодио је стандардну поставку електролизе да замени реакцију формирања кисеоника оном која производи водоник оксидацијом органског молекула.
Прво, истраживачи су поставили две коморе које садрже растворе калијум хидроксида (КОХ), које су раздвојене танком мембраном, а затим су спојиле електроду на било коју комору да би се формирало коло. Тим је додао хемикалију звану хидроксиметилфурфурал (ХМФ) у анодну комору, као и модификовани бакарни катализатор. Хајдарпур је рекао да атоми хрома, унутар површине њиховог посебно дизајнираног катализатора, помажу у производњи водоника стабилизацијом атома бакра у њиховом реактивном стању.
Када је тим применио струју, електрони са аноде су оксидисали алдехидне групе у молекулима ХМФ-а. Ово је створило водоник и нуспроизвод који се зове ХМФЦА, који би могао наћи употребу као хемијска сировина за производњу биопластике, рекао је Хеидарпур. (Алдехиди имају атом угљеника који је двоструко везан за атом кисеоника и једноструку везу за атом водоника.)
Ова прилагођена метода ефективно удвостручује количину водоника произведену у једном потезу, када се такође узме у обзир и водоник настао цепањем молекула воде на катоди као и обично.
Реакције су такође текле на око 0,4 волта, што је око 1 волт ниже него код конвенционалне електролизе воде. Истраживачи су рекли да ово помаже у смањењу укупне потрошње енергије до 40%.
Хајдарпур је рекао да тим није први који је ово пријавио врста стратегије али су објаснили да су повећали укупну брзину производње водоника коришћењем ефикаснијег катализатора.
ХМФ се често прави разградњом непрехрамбених биљних материјала као што су остаци папира, што га чини атрактивним реагенсом за употребу у овим системима. Међутим, ХМФ је тренутно скуп материјал.
Уместо њих могу се користити други молекули који садрже алдехид, као што је формалдехид. „Тамо где постоји вишак органских супстрата мале вредности, оксидација истих у вредније хемикалије уз истовремено стварање водоника може бити атрактиван и еколошки прихватљив начин да се направе две сировине одједном“, Марк Симеспрофесор електрохемије и електрохемијске технологије на Универзитету у Глазгову, који није био укључен у студију, рекао је за Ливе Сциенце у мејлу.
Истраживачи су приметили да још увек постоје начини да се процес побољша како би био ефикаснији.
На пример, потребно је даље радити на побољшању стабилности катализатора како би „могао да ради хиљадама сати у индустријском окружењу“, рекао је Хејдарпур.
