Demonstrační elektrolyzér. Kredit: Nanjing Tech University.

Produkce „zeleného“, tedy obnovitelného vodíku není jen tak. Jedním z klíčových problémů je, že obvykle využívá elektrolýzu se sladkou vodou. Přitom velmi mnoho lidí trpí chronickým nedostatkem vody, takže jde o velmi cenný zdroj. Vzhledem k tomu by nebylo špatné, kdyby se vodík získával z mořské vody. Té je k dispozici mnohem víc a lidé ji příliš nevyužívají.

133denní test zařízení v mořské vodě. Kredit: Nanjing Tech University.

Ale s mořskou vodou to není jednoduché. Je možné ji odsolovat a pak provést elektrolýzu – to ale znamená ztrátu spousty energie kvůli odsolování a pochopitelně nárůst ceny vyrobeného vodíku.

Druhou možností je přímá hydrolýza mořské, tedy slané vody. Takových technologií existuje řada, ale tato zařízení obvykle nevydrží dost dlouho na to, aby jejich použití bylo praktické. Mořská voda je nesmírně agresivní. Při elektrolýze jsou problematické především ionty chlóru, z nichž na anodě vzniká plynný chlór. Ten rychle zničí elektrody a elektrolýza se zastaví. Co kdyby to ale šlo i jinak?

Těžba vodíku novým elektrolyzérem. Kredit: Nanjing Tech University.

Tým čínské Nanjing Tech University vyvinul novou metodu pro přímou elektrolýzu mořské vody. Jejich zařízení pracovalo 133 dní, aniž selhalo, což je úctyhodný výkon. Podle tvůrců jde o výkonné zařízení, které lze snadno využít v průmyslovém provozu a které funguje s podobnými parametry jako elektrolyzéry sladké vody, aniž by došlo k podstatnému nárůstu nákladů.

V novém elektrolyzéru je mořská voda stále oddělená od elektrolytu v podobě koncentrovaného hydroxidu draselného a od elektrod, díky levným membránám založeným na teflonu (PTFE), které jsou odolné vůči vodě i biologickým nárostům. Těmito membránami neprojde voda, ale vodní pára ano. Díky rozdílnému tlaku vodní páry na stranách membrány dochází ke spontánnímu vypařování mořské vody. Pára se opět mění na kapalinu a vstupuje do elektrolytu, kde probíhá výroba vodíku.

Badatelé testovali elektrolyzér s 11 články, který byl velký asi jako průměrný kufřík, přičemž použili vodu ze Šenčenského zálivu. Během zmíněných 133 dní získávali asi 386 litrů plynného vodíku za hodinu, což představuje asi 31,7 gramů vodíku. Průměrný automobil s vodíkovým pohonem by s takovým množstvím ujel asi 3,2 kilometru. Výroba vodíku přitom probíhá s účinností asi 71 procent, čímž se vyrovná dnešní běžným elektrolyzérům.

Třešničkou na dortu je, že tuto metodu bude po dalších úpravách možné využít i pro těžbu lithia. Proces výroby vodíku totiž shodou okolností vede ke koncentrování lithia. Pokud by se povedlo zprovoznit těžbu vodíku i lithia, byla by to velká výhoda pro praktické uplatnění.

Literatura

New Atlas 15. 12. 2022.

Nature online 30. 11. 2022.