Nová metoda výroby vodíku přímo z mořské vody, vyvinutá výzkumníky z Univerzity RMIT, by mohla mít důležité důsledky pro průmysl zeleného vodíku a pro snížení emisí uhlíku. V současnosti se téměř veškerý vodík na světě vyrábí z fosilních paliv, což způsobuje obrovské množství emisí uhlíku. Vodík, který se vyrábí rozkladem vody, je bez emisí uhlíku, ale výrobní proces je nákladný a nepřístupný pro komerční využití. Nová metoda přímého rozdělení mořské vody na vodík a kyslík by mohla snížit náklady na výrobu zeleného vodíku a umožnit jeho komerční využití. Důležitým přínosem je také skutečnost, že nová metoda přeskakuje potřebu odsolování mořské vody, což znamená nižší náklady, nižší energetickou spotřebu a nižší emise uhlíku. Tento vynález by tak mohl přispět k udržitelnějšímu a čistšímu světu.
Datum: 14. února 2023
Zdroj: Univerzita RMIT
Souhrn: Výzkumníci vyvinuli levnější a energeticky efektivnější způsob výroby vodíku přímo z mořské vody, což je klíčový krok směrem k skutečně udržitelnému průmyslu zeleného vodíku. Nová metoda přímo dělí mořskou vodu na vodík a kyslík, přeskakujíc tak potřebu odsolování a s ní spojené náklady, energetickou spotřebu a emise uhlíku.
Výzkumníci z Univerzity RMIT vyvinuli levnější a energeticky efektivnější způsob výroby vodíku přímo z mořské vody, což je klíčový krok směrem k skutečně udržitelnému průmyslu zeleného vodíku. Nová metoda přímo dělí mořskou vodu na vodík a kyslík, přeskakujíc tak potřebu desalinace a s ní spojené náklady, energetickou spotřebu a emise uhlíku. Vodík je dlouho označován za čisté palivo budoucnosti a potenciální řešení klíčových energetických výzev, zejména pro odvětví, která je těžší dekarbonizovat, jako jsou výroba, letecká doprava a lodní doprava. Téměř veškerý vodík na světě se v současné době vyrábí z fosilních paliv a jeho produkce je zodpovědná za asi 830 milionů tun oxidu uhličitého ročně*, což odpovídá ročním emisím Spojeného království a Indonésie dohromady. Ale emisemi nezatížený „zelený“ vodík, který se vyrábí dělením vody, je tak drahý, že je v podstatě komerčně neudržitelný a představuje jen 1 % celkové světové produkce vodíku.
Vedoucí výzkumník Dr. Nasir Mahmood, Výzkumný spolupracovník pro seniory vicekancléře na RMIT, uvedl, že procesy výroby zeleného vodíku jsou nákladné a spoléhají se na sladkou nebo odsolenou vodu.
„Víme, že vodík má obrovský potenciál jako čistý zdroj energie, zejména pro mnoho průmyslových odvětví, která se nemohou snadno přepnout na obnovitelné zdroje energie,“ uvedl Mahmood.
„Ale aby byl vodík, který používáme, skutečně udržitelný, musí být 100% bezuhlíkový v celém životním cyklu výroby a nesmí ohrozit světové zásoby sladké vody.
„Naše metoda výroby vodíku přímo z mořské vody je jednoduchá, škálovatelná a mnohem ekonomičtější než jakýkoli jiný přístup k výrobě zeleného vodíku, který je v současné době na trhu.“S dalším vývojem doufáme, že tato metoda přispěje k vytvoření prosperujícího průmyslu zeleného vodíku v Austrálii.“ Pro novou metodu byl podán provizorní patent, který je podrobně popsán v laboratorní studii publikované v časopise Small.
Pro výrobu zeleného vodíku se používá elektrolýza, při které se elektrický proud pošle vodou, aby se rozdělila na její složky vodík a kyslík.
Tyto elektrolýzy v současné době používají drahé katalyzátory a spotřebovávají mnoho energie a vody – k výrobě jednoho kilogramu vodíku může být zapotřebí asi devět litrů vody. Mají také toxický výstup: ne oxid uhličitý, ale chlor.
„Největší překážkou při používání mořské vody je chlor, který může být produkován jako vedlejší produkt. Pokud bychom měli splnit světovou potřebu vodíku bez toho, abychom tento problém nejprve vyřešili, produkovali bychom 240 milionů tun chloru ročně – což je tři až čtyřikrát tolik, kolik svět potřebuje v chloru. Není smysl nahrazovat vodík vyrobený z fosilních paliv vodíkem, který by mohl poškozovat naše životní prostředí jiným způsobem,“ řekl Mahmood.
„Naším procesem nevzniká pouze oxid uhličitý, ale ani chlor.“
Nový přístup, který vyvinul tým multidisciplinárního výzkumné skupiny Materials for Clean Energy and Environment (MC2E) na RMIT, využívá speciální typ katalyzátoru, který byl vyvinut speciálně pro mořskou vodu. Studie se zaměřila na výrobu vysoce účinných a stabilních katalyzátorů, které lze vyrábět ekonomicky. „Tyto nové katalyzátory potřebují velmi málo energie k provozu a mohou být použity při pokojové teplotě,“ řekl Mahmood.
„Zatímco pro mořskou vodu byly vyvinuty i jiné experimentální katalyzátory, jsou složitější a těžko mohou být měřítkovány. „Naším přístupem byla změna vnitřní chemie katalyzátorů pomocí jednoduché metody, která umožňuje výrobu katalyzátorů na průmyslové úrovni, takže mohou být snadno syntetizovány v průmyslových měřítcích,“ dodal Loomba.
Mahmood řekl, že tato technologie slibuje výrazně snížit náklady na elektrolýzy – dost na to, aby splňovala cíl australské vlády pro výrobu zeleného vodíku za 2 AUD na kilogram, aby byla konkurenceschopná s vodíkem z fosilních paliv.
Výzkumníci na RMIT spolupracují s průmyslovými partnery na vývoji této technologie. Dalším krokem výzkumu je vývoj prototypu elektrolýzy, která kombinuje řadu katalyzátorů pro výrobu velkého množství vodíku.