Dél-koreai kutatók munkájának köszönhetően végre ipari méretekben is gazdaságos lehet a hidrogén előállítása.
Új, rendkívül olcsó komponenst fejlesztettek ki a Koreai Energiaügyi Kutatóintézet (KIER) mérnökei, amely lehetővé teszi a zöld hidrogén előállítását vízből, elektromos áram segítségével. A mérnökök egy platina nélküli, nikkel-kobalt alapú elektródát készítettek, amelyet a lúgos víz elektrolíziséhez használnak.
A szakemberek állítják: a nemesfémet nem tartalmazó elektróda javítja a teljesítményt, és csökkenti az elektrolízis költségeit.
Ez az előrelépés lehetőséget teremt arra, hogy elhárítsa a zöldenergia globális léptékű elterjedése előtt álló legfőbb gazdasági akadályt – emeli ki az Interesting Engineering.
Az elektrolízis elméletben egyszerű folyamat: elektromos áramot kell vezetni a vízbe, ami felbontja a molekulákat és tiszta hidrogéngázt eredményez. Mindezt úgy, hogy nem történik közben szén-dioxid-kibocsátás. A gyakorlatban azonban – különösen a nagy méretű, lúgos rendszerekben – a reakció már lassú.
Japán kutatók egy három éven át működtetett kísérleti reaktorral bizonyították, hogy az általuk fejlesztett fotokatalizátorral hatékonyan lehet a vízből hidrogént előállítani.
Lúgos közegben a vízmolekulák felbontása több mint százszor annyi ideig tart, mint savas környezetben, a folyamat felgyorsítása érdekében pedig az ipari elektrolizáló berendezések nemesfémeket használnak.
Mivel a platina ára grammonként nagyjából 19 ezer forint, a ruténiumé pedig 18 000 forint, így könnyen belátható, hogy az ipari léptékű rendszerek gazdaságilag életképtelenek.
A KIER úgy döntött, hogy kihagyja a platinát a képletből. Ehelyett nikkelből és kobaltból készítettek elektródát a mérnökök – amelyek grammonkénti ára 7 illetve 16 forint. A kutatócsoport ezekből egy kétkomponensű heterostruktúrát hozott létre, amely nikkel-oxidot és egy nikkel-kobalt ötvözetet kombinál egyetlen elektródafelületen. Mindegyik komponens a reakció egy-egy meghatározott szakaszáért felelős.
A nikkel-oxid kémiai katalizátorként működik: gyorsan szétbontja a vízmolekulákat, miközben a nikkel-kobalt ötvözet a felszabadult hidrogénionokat hasznosítható gázzá alakítja.
A tesztek azt mutatták, hogy a rendszer alacsonyabb feszültségnél érte el ugyanazt a hidrogéntermelési sebességet, amire a kereskedelmi forgalomban kapható, platinaalapú rendszerek képesek.
A kutatók már a gyártás beindításán dolgoznak. Jelenleg azt szeretnék elérni, hogy sikerüljön létrehozni egy 5000 négyzetcentiméter felületű elektródát, ami lehetővé tenné a közvetlen integrálását a megawattos nagyságrendű ipari létesítményekbe.
Ha ez sikerül, az végre gazdaságossá tenné a hidrogén zöld előállítását.
Az eredményekről az Advanced Science című tudományos lapban számoltak be a kutatók.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.
(Nyitókép forrása: AFP)
