Napfény és tengervíz: ezzel az új módszerrel fillérekből állítható elő zöld hidrogén

Az amerikai Cornell Egyetem Lenan Zhang adjunktus vezette kutatócsoportja költséghatékony módszert dolgozott ki a szén-dioxid-mentes „zöld” hidrogén előállítására. A tengervíz napenergiával történő elektrolízisével melléktermékként ivóvíz is keletkezik – állítja az intézmény közleménye.

A hibrid napenergiás desztillációs-vízelektrolízises (HSD-WE) berendezésről szóló tanulmány szerint a prototípus egyelőre 12,6 százalékos energiahatékonysággal működik, és óránként 200 milliliter hidrogént termel – közvetlenül tengervízből, természetes napfény alatt. A kutatók becslése szerint az új technológia 15 éven belül 1 dollárra csökkentheti a zöld hidrogén előállításának kilogrammonkénti költségét, ami kulcsfontosságú lépés lehet a 2050-re kitűzött nettó zéró klímacél elérésében.

A zöld hidrogént „nagytisztaságú”, azaz ionmentesített víz elektrolízisével állítják elő – jelenleg elég drágán, ami a folyamat nagy mennyiségű tisztavíz-igényéből adódik. Ilyen módon a zöld hidrogén előállítása körülbelül tízszer drágább, mint a hagyományos hidrogéné, viszont a jelek szerint megvan a megoldás arra, hogy jelentősen csökkentsék a költségeket.

A kutatók az MIT, a Johns Hopkins Egyetem és a Michigan Állami Egyetem szakértőivel együttműködve készítettek egy 10×10 centiméteres prototípust, amely a napelemek egyik hátrányát használja ki: a viszonylag alacsony hatékonyságot. A legtöbb napelem a rá érkező napsugárzás 20-30 százalékát képes elektromos árammá alakítani, de a többi energia hő formájában elvész. A csapat berendezése éppen ezt a hulladékhőt képes hasznosítani, úgy, hogy elpárologtatja vele a tengervizet.

„A rövidhullámú napfény kölcsönhatásba lép a napelemmel, ami elektromosságot generál, miközben a nagyobb hullámhosszúságú fény hulladékhője a tengervíz desztillációját táplálja. Ezzel az összes napenergia felhasználható, semmi sem vész kárba” – magyarázta Zhang.

A folyamat kulcseleme a kapilláris kanóc, amely vékony vízfilmet hoz létre a napelem felszínén. Így csak a vékony réteget kell felmelegíteni, nem pedig nagy mennyiségű vizet, aminek köszönhetően a párologtatás hatékonysága meghaladja a 90 százalékot. A tengervíz elpárolgásakor a só visszamarad, az édesvízgőz pedig lecsapódik, majd egy elektrolizátor berendezésen áthaladva hidrogénre és oxigénre bontja a vízmolekulákat.

Zhang szerint a zöld hidrogén előállításának jelenlegi költsége körülbelül 10 dollár kilogrammonként, de az új berendezéssel, valamint bőséges napfénnyel és tengervízzel 15 éven belül 1 dollárra lehet csökkenteni a költséget. Az adjunktus a technológia napelemparkokba integrálását is elképzelhetőnek tartja. Ez dupla haszonnal járna, hiszen amellett, hogy a folyamat zöld hidrogént termel, hűti a napelemeket, ezzel pedig növeli a hatékonyságát és meghosszabbítja a panelek élettartamát.

„El akarjuk kerülni a szén-dioxid-kibocsátást, el akarjuk kerülni a szennyezést. De közben a költségek is számítanak, mert minél olcsóbb egy megoldás, annál nagyobb a piaci potenciálja” – fűzte hozzá Zhang.

Gábor János, NEW technology