Áttörést hozhat: tengervízből is nyerhető már hidrogén

Megvan a hidrogén - csaknem - korlátlan előállításának módszere

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.

Tavaly a Toyota részletesen megmutatta, mennyi lehetőség van a hidrogénben. Nem csak az autózás, hanem akár a közlekedés egyéb területein is. Persze kérdés azért maradt: miből, miként lehet hidrogén nagy mennyiségben előállítani. Annak ellenére kérdés ez, hogy a hidrogén a leggyakrabban előforduló anyag a világegyetemben. Hiába teszi ki az ismert univerzum 74 százalékát a legkönnyebb ismert anyagnak számító molekula, mi a földön vagyunk, a légkörben az 1 százalékot sem teszi ki 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, miként a vízbontáshoz szükséges energia is nyerhető akár napelemekből is. Csakhogy a Föld vízkészletének 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 (az anódot). Édesvízből hidrogént előállítani pedig a legkevésbé sem fenntartható megoldás, hiszen a föld ivóvízkészletei így is korlátozottak.
Hirdetés
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.
Tetszett a cikk?

Iratkozz fel hírlevelünkre, hogy azonnal értesülj a legfrissebb és legnépszerűbb cikkekről, amint megjelennek az Autónavigátoron!

Feliratkozom a hírlevélre

Hozzászólások

  • 2019.05.02. at 16:31
    Permalink

    Vagyis ki lehet pakolni a tengerpartra egy csomó napelemet hogy az elektrolízis óriási energiaszükségletét biztosítsák, amivel hidrogént nyernek, majd üzemanyagcellába töltik és onnan áramot csiholnak belőle az autó meghajtására ahelyett, hogy a napelemből származó áramot rögtön az autóba raknák. A hülyének is megéri.
    Eddig sem a víz hiánya volt a baj az elektrolízissel, hanem az, hogy több energia vész el, mint amennyit nyerünk. Kb. 5-10x az elektrolízissel nyert hidrogén ára a földgáz- és kőolajfinomítóból származó (CH4-ből bontott) hidrogénhez képest. A MOL tudná kg-onként kb. 250-300 forintra kihozni a gyártást (ezek már lehet, hogy elavult számok, nem vállalok érte felelősséget), elektrolízissel 1500 forint alatt biztos nem lehetne megoldani akármilyen méretgazdaságos üzemben sem.

    • 2019.05.03. at 10:08
      Permalink

      Azt érdemes figyelembe venni, hogy ha napközben (nap+szél) vagy éjjel (szél) annyi áramot termelünk a farmokon, amit nem tudunk azonnal elhasználni, akkor ebből a feleslegből érdemes hidrogént gyártani, azt tárolni (ez most még szívás), majd amikor nem süt a nap, felhasználni. Még kis hatásfokkal is megéri esetleg (valójában most még nem éri meg), mintsem az áram ára negatív legyen a tözsdéken.

      Erre is találtak már megoldást, szerintem is az energiatárolás egy jó alternatívája lehetne a betonerőmű. Felesleges árammal feldaruzzuk a tömböket, ha meg kell áram, generátor-üzemmódban visszarakjuk őket a talajra. Hatékonyság maximum 80%, illetve egy hátránya van, hogy ígéretek szerint az akkus energiatárolás éveken belül verni fogja a betonerőművek energiatárolási költségeit. Ami előny az az, hogy elvileg a tömbök örökélet+1 nap, nincs tárolási kapacítás csökkenés, a darukat kell csak karbantartani.

      • 2019.05.03. at 14:33
        Permalink

        Jézusom, ezt a betonerőmű kifejezést ki találta ki? 😀
        Tudom miről írsz, de az egy közönséges helyzeti energia tárolás, s pont azért nem használja senki, mert olyan alacsony a hatásfoka a súrlódás miatt, meg mert ahol szintkülönbség is van, ott általában víz pumpálással sokkal jobban megoldható a dolog. A svédek csinálják pl. azt, hogy energia túlkínálat idején felmegy a villanymozdony az üres szerelvényekkel az érchegységbe, mikor meg energiahiány van, akkor jön le onnan már megrakva a több ezer tonnás vonat, ereszkedés közben pedig áramot táplál a hálózatba – ami így bányajáratként megéri, de pusztán áramtermelési célból hülyeség lenne. Mármint nem tudom, hogy az a 80% mennyire pontos, de ezt kb. minden akkumulátor technológia übereli ma már.
        A negatív energia árak meg nem tudom miért olyan nagy mumusok – ha a vásárlók rájönnek, hogy bizonyos időszakokban olcsóbb az áram, akkor a nagy felhasználók egy idő után úgy időzítik az energiafelhasználást (vagy az áramtermelők a termelést), hogy azzal jól járjanak. Nyílt piac – megoldják maguknak, az elektrolízisnél szerintem bármely gyártó cég tudna maga számára kedvezőbb felhasználást mondani annak a pár kW-nak, legyen az egy présgép, szerverfarm vagy hűtőház üzemeltetése.

        • 2019.05.04. at 07:45
          Permalink

          Valóban vicces név, gondolom onnan jött, hogy betonnal volt célszerű kitölteni az emelhető hordókat, vagy valami ilyesmi.

          Az akkus tárolás is 90% környékén van “csak”, ehhez képest az emelhető kockák által kinyert max 80% (de legyen csak 70%) nem is olyan rossz arány a két energiatároló bekerülési és működtetési költségét is figyelembe véve.

          Az időzítéssel csak egy baj van: nem mindig úgy éled az életed, ahogy éppen akad némi áramfelesleg. Abszurd példa, de a wc-t sem csak akkor öblíted, amikor magas a Duna vízállása

        • 2019.05.04. at 07:50
          Permalink

          Amit elfelejtettem hozzáírni: jó dolog a hegyre felnyomni a vizet majd onnan leengedni, de ehhez kellenek hegyek is, tavak is. Az Alföldön jobban el tudnék képzelni pár toronydarut a pusztában, mintsem odarakjunk egy hegyet azért a néhány százalékért cserébe

Vélemény, hozzászólás?