Hefei-fysiikan instituutin kehittämä uusi laite tuottaa vetyä ilman päästöjä ilmakehän kosteudesta, jopa vain 20 %:n kosteudessa.
Sisällysluettelo
- Vihreää vetyä ilmasta.
- Ei sähköverkkoa, ei nestemäistä vettä.
- Vain aurinko ja kosteus.
- Korkea tehokkuus jopa alhaisessa kosteudessa.
- Nolla päästöjä, nolla jätettä.
- Soveltuu kuiville alueille.
- Lupaava ja skaalautuva teknologia.
Aurinkojärjestelmä tuottaa vihreää vetyä suoraan ilman kosteudesta
Hefei-instituutin fyysisen tieteen tutkijoiden ryhmä, jota johtaa Yin Huaze Kiinan tiedeakatemiasta, on kehittänyt täysin itsenäisen järjestelmän, joka tuottaa vihreää vetyä ympäristön kosteudesta ilman nestemäistä vettä tai ulkoisia energialähteitä.
Advanced Materials -lehdessä julkaistu tutkimus on merkittävä askel kohti tehokkaiden ratkaisujen löytämistä vedyn tuotantoon vesipulasta kärsivillä alueilla. Järjestelmä yhdistää ilmakehän veden keräämisen (AWH) ja protoninvaihtomembraania (PEMWE) käyttävän elektrolyysin integroituun rakenteeseen, joka toimii yksinomaan aurinkoenergialla.
Miksi tämä on tärkeää?
Vihreä vety on keskeinen osa globaalia energiasiirtymää. Toisin kuin maakaasusta (harmaasta vedystä) tuotettu vety, sen tuotanto elektrolyysillä ei aiheuta kasvihuonekaasupäästöjä. Ongelmana oli, että tämä teknologia vaatii suuria määriä erittäin puhdasta vettä , mikä ei ole mahdollista kuivilla tai syrjäisillä alueilla.
Tässä vaiheessa kiinalainen tiimi astui kuvaan: he onnistuivat kehittämään ratkaisun, joka ottaa vettä suoraan ilmasta jopa ympäristöissä, joissa suhteellinen kosteus on vain 20 %, ja muuntaa sen erittäin puhtaaksi vedyksi ilman päästöjä ja ilman tarvetta käyttää vesijohto- tai sähköinfrastruktuuria.
Miten järjestelmä toimii?
Laitteen perustana on hierarkkinen huokoinen hiilimateriaali, joka on tarkoitettu vesihöyryn tehokkaaseen talteenottoon ympäristöstä. Tämä materiaali saadaan templaattisynteesillä ja kalsinoinnilla, jota seuraa hapetusprosessi, joka parantaa sen affiniteettia veteen.
Talteenoton jälkeen kosteus lämmitetään aurinkoenergialla fototermisen komponentin avulla, mikä johtaa sen haihtumiseen ja sen jälkeen siirtymiseen PEM-elektrolyysikennolle, jossa se jakautuu vetyksi ja hapeksi .
Testien aikana järjestelmä saavutti lähes 300 millilitran tuntituotannon 40 %:n kosteudessa ja osoitti erinomaista toimintavakautta pitkien syklien aikana. Todellisissa olosuhteissa ulkona se jatkoi toimintaansa ilman häiriöitä ja tiheää huoltoa.
Konkreettiset sovellukset ja nykyinen konteksti
Tämä teknologia voi osoittautua erityisen mullistavaksi, sillä auringon säteilyä on riittävästi ja vesi on niukka resurssi.
Lisäksi se vastaa sääntelyn suuntauksia, jotka kannustavat vihreän vedyn tuotantoon. Esimerkiksi Euroopan unioni on asettanut kunnianhimoiset tavoitteet vuodelle 2030 osana strategiaansa ilmastoneutraaliuden saavuttamiseksi. Kiina puolestaan on jo alkanut sisällyttää vihreän vedyn viisivuotissuunnitelmaansa strategisena polttoaineena.
Jopa suuret energiayhtiöt tutkivat vastaavia teknologioita. Esimerkiksi Desert Bloom Hydrogen -hanke hyödyntää ilman kosteutta vedyn tuotantoon ilman perinteisiä vesilähteitä, mikä lisää kiinnostusta tätä lähestymistapaa kohtaan ympäri maailmaa.
Potentiaali
Tällaiset teknologiat avaavat tien kohti hajautetumpaa, kestävämpää ja oikeudenmukaisempaa energiamallia . Poistamalla tarvetta vesihuollon ja sähkönjakelun infrastruktuurille ne mahdollistavat vedyn tuotannon paikallisesti, eristyneissä asutuskeskuksissa tai vesipulasta kärsivillä alueilla.
Lisäksi aurinkoenergialla toimiva laitos takaa nollahiilijalanjäljen, mikä suoraan edistää päästöjen vähentämistä energia- ja liikennesektoreilla – kahdella suurimmalla syyllä ilmaston lämpenemiseen.
Tulevaisuuteen katsottaessa voidaan sanoa, että tällaisten järjestelmien integroiminen hybridiverkkoihin yhdessä energianvarastointijärjestelmien ja mikrosähköverkkojen kanssa voi edistää itsenäisten energiaekosysteemien kehitystä, jotka pystyvät toimittamaan sähköä kaikkeen pienistä maaseutukohteista kriittisen tärkeään infrastruktuuriin ilmastolle herkillä alueilla.
Tehokkaalla skaalautuvuudella ja kilpailukykyisillä kustannuksilla tämä innovaatio voi olla avainasemassa globaalissa hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä , demokratisoimalla pääsyn ympäristöystävälliseen vetyyn ja edistämällä siirtymistä puhtaampaan ja oikeudenmukaisempaan talouteen.
