Výroba vodíka pomocou elektrolytického rozkladu vody je jednou z hlavných nádejí pre budúcu zelenú energetiku. V ideálnom prípade by sa mohol vodík získavať priamo z morskej vody, ktorá tvorí viac ako 96 % všetkej dostupnej vody na planéte. No donedávna to bolo prakticky nemožné.

Soľ, najmä chloridové ióny, totiž spôsobuje rýchlu koróziu elektród a znižuje ich výkon. Práve túto výzvu sa však teraz podarilo prekonať vedcom z University of Sharjah v Spojených arabských emirátoch.

Ich nový výskum prináša elektródu s viacvrstvovou štruktúrou, ktorá nielenže odoláva korozívnym účinkom morskej vody, ale navyše podporuje efektívne uvoľňovanie vodíka a to bez potreby predchádzajúceho odsoľovania alebo pridávania chemikálií. Na tému upozornil portál InterestingEngineering.

Inžinierstvo mikroprostredia a šikovná chémia

Jadrom tejto technológie je nový typ anódy, vytvorený z vrstveného systému založeného na kobalte a nanoštruktúre oxidu niklu (NiBOx). Do štruktúry je navyše zakomponovaný bór, ktorý vytvára stabilný ochranný film metaboritanov. Tento povlak zabraňuje uvoľňovaniu kovov a tvorbe nežiaducich oxidov.

Freepik (Úprava redakcie)

Kľúčom je aj tzv. „mikroprostredie“, ktoré sa vytvára priamo na povrchu elektródy. Vedci na aktívne miesta naniesli uhličitanové skupiny (CO₃²⁻), ktoré pri elektrolytickom procese aktívne viažu vodíkové ióny (H⁺) a vytvárajú kyslé prostredie presne na miestach, kde je to najviac potrebné.

To nielenže urýchľuje chemickú reakciu známu ako OER (oxygen evolution reaction), ale zároveň chráni celý systém pred agresívnymi účinkami soli.

Podľa vedúceho výskum Tanveera Ul Haqa sa jeho tímu podarilo „vyvinúť viacvrstvovú elektródu, ktorá dokáže extrahovať vodík priamo z morskej vody efektívne a udržateľne.“

Zelený vodík v suchých pobrežných krajinách

Nová elektróda dosahuje pri štandardných podmienkach prúdovú hustotu až 1,0 A/cm² pri napätí 1,65 V, čo je priemyselne relevantná úroveň.

Pohľad na bubliny plynného vodíka. Amberchan et al., Applied Nano Materials 2022

Tento výsledok ukazuje, že technológia má potenciál pre škálovanie a reálne nasadenie, najmä v suchých pobrežných oblastiach, ako majú napríklad Spojené arabské emiráty, kde je nedostatok sladkej vody.

Technológia zároveň otvára dvere k výrobe „zeleného vodíka“ bez záťaže v podobe energeticky náročného odsoľovania, čím sa znižuje environmentálna stopa celého procesu.

Čítajte viac z kategórie: Elektromobilita