Naujas Hefei fizikos mokslų instituto prietaisas gamina vandenilį be išmetamųjų teršalų iš atmosferos drėgmės, net esant tik 20 % drėgmei.
- Ekologiškas vandenilis iš oro.
- Nereikia elektros tinklo, nereikia skysto vandens.
- Tik saulės šviesa ir aplinkos drėgmė.
- Didelis efektyvumas, net esant mažai drėgmei.
- Nulis išmetamųjų teršalų, nulis atliekų.
- Tinka naudoti sausringose vietovėse.
- Perspektyvi ir pritaikoma technologija.
Saulės sistema gamina ekologišką vandenilį tiesiogiai iš oro drėgmės
Hefei fizikos mokslų instituto (Kinijos mokslų akademija) Yin Huajie vadovaujama komanda sukūrė visiškai autonominę sistemą, kuri gamina ekologišką vandenilį iš aplinkos drėgmės, nereikalaujant skysto vandens ar išorinių energijos šaltinių.
Advanced Materials žurnale paskelbtas tyrimas yra svarbus žingsnis pirmyn ieškant perspektyvių vandenilio gamybos sprendimų vandens trūkumo regionuose. Sistema derina atmosferos vandens surinkimą (AWH) ir protonų mainų membranos elektrolizę (PEMWE) integruotoje struktūroje, kuri maitinama tik saulės energija.
Kodėl tai svarbu?
Ekologiškas vandenilis laikomas vienu iš pagrindinių elementų pasaulinėje energetikos transformacijoje. Skirtingai nuo vandenilio, gaminamo iš gamtinių dujų (pilkojo vandenilio), jo gamyba elektrolizės būdu nesukelia šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo. Problema buvo ta, kad šiai technologijai reikalingi dideli ultragryno vandens kiekiai, o tai yra neįmanoma sausringose ar atokiose vietovėse.
Čia į pagalbą ateina Kinijos komandos darbas: jiems pavyko sukurti sprendimą, kuris gauna vandenį tiesiogiai iš oro, netgi aplinkoje, kurioje santykinis drėgnumas yra tik 20 %, ir paverčia jį labai grynu vandeniliu, nesukeldamas teršalų ir nereikalaudamas vandens ar elektros infrastruktūros.
Kaip veikia sistema?
Pagrindinis įrenginio elementas yra hierarchinė porėta anglies medžiaga, sukurta efektyviai surinkti vandens garus iš aplinkos. Ši medžiaga gaunama per šabloninę sintezę ir kalcinavimą, po to atliekant oksidacijos apdorojimą, kuris pagerina jos afinitetą su vandeniu.
Sugautas drėgmės kiekis yra kaitinamas saulės energija, naudojant fototerminį komponentą, dėl to jis išgaruoja ir yra nukreipiamas į PEM elektrolizės elementą, kur yra atskiriamas į vandenilį ir deguonį.
Bandymų metu sistema pasiekė beveik 300 mililitrų vandenilio per valandą gamybos greitį esant 40 % drėgniui ir parodė išskirtinį veikimo stabilumą per ilgus ciklus. Realioje lauko aplinkoje ji toliau veikė be pertraukų ir nereikėjo dažnai prižiūrėti.
Konkretūs taikymo atvejai ir dabartinė situacija
Ši technologija gali būti ypač transformatyvi tokiuose regionuose kaip Šiaurės Afrika, Artimieji Rytai arba Australijos ir Lotynų Amerikos dykumos, kur saulės spinduliuotė yra gausi, bet vanduo yra retas išteklius.
Be to, ji atitinka reguliavimo tendencijas, skatinančias ekologiško vandenilio gamybą. Pavyzdžiui, Europos Sąjunga nustatė ambicingus tikslus 2030 metams kaip dalį savo strategijos siekti klimato neutralumo. Kinija savo ruožtu jau pradėjo įtraukti ekologišką vandenilį į savo penkerių metų planą kaip strateginį kurą.
Net didžiosios energetikos bendrovės tiria panašias technologijas. Tokie projektai kaip „Desert Bloom Hydrogen“ Australijoje taip pat naudoja aplinkos drėgmę vandenilio gamybai be tradicinių vandens šaltinių, stiprindami pasaulinį susidomėjimą šiuo metodu.
Potencialas
Tokios technologijos atveria duris į labiau decentralizuotą, atsparų ir teisingą energetikos modelį. Kadangi nereikia vandens ar elektros infrastruktūros, jos leidžia vandenilį gaminti vietoje izoliuotose bendruomenėse ar regionuose, kuriuose trūksta vandens.
Be to, jų veikimas naudojant saulės energiją užtikrina nulį anglies pėdsaką, tiesiogiai prisidedant prie išmetamųjų teršalų iš energetikos ir transporto sektorių, dviejų pagrindinių pasaulinio atšilimo veiksnių, mažinimo.
Žvelgiant į ateitį, integravus šios rūšies sistemas į hibridinius tinklus, kartu su energijos saugojimu ir mikrotinklais, būtų galima sukurti autonomines energetikos ekosistemas, galinčias aprūpinti viską – nuo mažų kaimo objektų iki kritinės infrastruktūros klimato požiūriu pažeidžiamose vietovėse.
Jei šią inovaciją pavyks efektyviai ir konkurencingomis sąnaudomis pritaikyti didesniu mastu, ji galėtų atlikti svarbų vaidmenį pasaulinėje dekarbonizacijoje, demokratizuojant prieigą prie ekologiško vandenilio ir palengvinant perėjimą prie švaresnės ir teisingesnės ekonomikos.
