Newsy

Elektroliza wody morskiej może być ekologiczna i opłacalna. Australijscy naukowcy pracują nad nową metodą wytwarzania wodoru

2023-05-11  |  06:15

Australijscy naukowcy z RMIT University pracują nad stworzeniem katalizatora, dzięki któremu możliwa będzie ekologiczna i efektywna ekonomicznie produkcja wodoru z wody morskiej. Nowa metoda polega na bezpośrednim rozszczepianiu cząsteczek wody na wodór i tlen, bez konieczności odsalania wody i związanej z nią dużej konsumpcji energii. Koszt wytworzenia w ten sposób wodoru ma być czterokrotnie niższy niż obecnie. Materiał, z którego będzie zbudowane urządzenie, jest niedrogi, a jego produkcja łatwo skalowalna. W procesie elektrolizy prowadzonym z jego wykorzystaniem nie dochodzi do emisji chloru i dwutlenku węgla.

– Poszukujemy sposobu bezpośredniego wykorzystania wody morskiej do ekologicznej produkcji wodoru bez żadnych zanieczyszczających środowisko produktów ubocznych, wynikających z używanych materiałów albo z samego procesu. Taki jest cel naszych badań – informuje w wywiadzie dla agencji Newseria Innowacje dr Nasir Mahmood z Royal Melbourne Institute of Technology. – Opracowujemy katalizator, który będzie można włączyć do procesu elektrolizy bezpośrednio wykorzystującego wodę morską, w którym można wytwarzać wodór przy dużo niższym zużyciu energii z ekologicznego źródła wody, z wysoką efektywnością energetyczną i trwałością. Opracowaliśmy szereg materiałów, które mieliśmy już okazję testować. Jeden z nich został już wdrożony i przebadany w warunkach przemysłowych, na niskim i wysokim szczeblu oraz w komercyjnych urządzeniach do elektrolizy przy wysokiej gęstości prądu od 1 do 2 jednostek.

Katalizator, nad którym pracuje zespół dr. Nasira Mahmooda, jest zbudowany z domieszkowanych azotem porowatych arkuszy fosforku niklu i molibdenu. Charakterystyczną cechą tego materiału są duże, jednorodne pory, które zapewniają większą aktywność katalityczną i szybsze przenoszenie masy poddawanej procesowi. Zastosowanie tego materiału nie wiąże się z wysokim kosztem, a produkcja wodoru mogłaby być łatwo skalowalna.

– Mamy praktycznie nieograniczone zasoby wody morskiej – dlaczego by ich nie wykorzystać? Woda morska ma wiele zalet, chociaż zwraca się uwagę, że produktem ubocznym jej zastosowania jest chlor. To kluczowe wyzwanie, bo ilość wytwarzanego chloru będzie trzy do czterokrotnie większa niż cała światowa produkcja tego pierwiastka. Oznacza to, że każdego roku do środowiska trafiałoby ponad 150 mln t chloru. Byłby to kolejny rodzaj toksycznego gazu cieplarnianego, więc musielibyśmy zacząć szukać rozwiązania tego problemu – podkreśla naukowiec z Royal Melbourne Institute of Technology.

Co więcej, obecnie stosowane elektrolizery w procesie produkcji wodoru z wody morskiej emitują bardzo dużo dwutlenku węgla i chloru. Nowego typu katalizator eliminuje emisję obu z nich. Ponadto rozwiązuje też problem wskazywanej jako przeszkodę ekonomiczną konieczności odsalania wody morskiej przed rozpoczęciem produkcji wodoru. Taka organizacja procesu wymagałaby bowiem dużych nakładów inwestycyjnych, a na większości statków nie udałoby się nawet zmieścić urządzeń do odsalania wody. W grę nie wchodzi również wykorzystywanie zasobów wody słodkiej, bo są one bardzo ograniczone.

– Zapotrzebowanie na wodór bardzo dynamicznie rośnie i wygląda na to, że może być on kluczem do spełnienia następnego celu emisyjnego wyznaczonego na 2050 rok. Aby spełnić ten wymóg, konieczna jest ogromna ilość wodoru. Niektóre szacunki mówią nawet o 2 mld t. Obecnie trudno to sobie wyobrazić, bo aby spełnić ten wymóg, potrzebujemy około 20,5 mld t wody, a jeśli zużyjemy całą słodką wodę do produkcji wodoru, to co będziemy pili? – pyta dr Nasir Mahmood.

Koszt produkcji wodoru w technologii proponowanej przez australijskich naukowców wynosi około 2 dol. za kilogram. Obecnie koszt produkcji w tradycyjnym procesie elektrolizy to co najmniej 7–8 dol.

– Wynika to z tego, że w tradycyjnej elektrolizie z użyciem najlepszych elektrolizerów zużywa się ok. 60 kW energii do wyprodukowania 1 kg wodoru – naprawdę sporo. Dlatego międzynarodowe agencje wyznaczyły cel – jeśli chcemy sprawić, aby wodór był opłacalny, to musimy obniżyć to zużycie energii poniżej 40. Nad tym właśnie pracujemy – podkreśla ekspert. – Naszym celem jest bliska współpraca z partnerami i integracja naszych materiałów z komercyjnymi urządzeniami do elektrolizy, abyśmy mogli produkować wodór nie na kilogramy, ale na tony, bo tego wymaga od nas przyszłość. Takie założyliśmy sobie cele i chcemy wprowadzić nasz produkt na rynek do 2025 roku.

Dziś większość światowego wodoru pochodzi z paliw kopalnych, a jego produkcja odpowiada za emisje ok. 830 mln t CO2 rocznie, czyli tyle, ile wynoszą łączne emisje Wielkiej Brytanii i Indonezji. Produkcja zielonego wodoru, wytwarzanego z wody, jest na razie tak droga, przez co nieopłacalna, że odpowiada zaledwie za ok. 1 proc. światowego rynku. Raport Precedence Research ocenia, że w 2022 roku rynek zielonego wodoru był wart nieco ponad 4 mld dol., a za 10 lat będzie to już blisko 332 mld dol., co oznacza średnioroczny wzrost na poziomie blisko 55 proc.

– Wodór może być zastosowany wszędzie. Może stanowić źródło energii w branży chemicznej, produkcji stali, nawozów i w wielu innych sektorach. Możemy też wykorzystywać go bezpośrednio jako paliwo. Wszystkie firmy motoryzacyjne pracują nad rozwiązaniem, które pozwoli na przejście od obecnych silników spalinowych na silniki oparte o wodór. Oczywiście wiąże się to z koniecznością opracowania nowych protokołów bezpieczeństwa i standardów korzystania z takiego paliwa, ale stosowne badania trwają. Wodór może być też używany w pojazdach z ogniwami paliwowymi, które stanowią rodzaj pojazdów elektrycznych. W takich silnikach wodór zostaje przekształcony w prąd, który zasila pojazdy – wymienia naukowiec. – Jeśli uda się obniżyć koszty i umożliwić realne wykorzystanie wody morskiej, to może pojazdy napędzane wodorem staną się preferowanym wyborem wobec pojazdów elektrycznych.

Czytaj także

Kalendarium

Więcej ważnych informacji

European Financial Congress 2024

Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Ochrona środowiska

Przedsiębiorcy wypowiedzą się na temat dekarbonizacji. Nowy indeks pokaże ich nastroje względem zielonej transformacji

Indeks Dekarbonizacji Polskiej Gospodarki ma pokazać, jak wygląda nastawienie krajowego biznesu do kwestii związanych z zieloną transformacją. To nowe narzędzie, wzorowane na wskaźniku PMI, stworzone przez Pracodawców PR, Fundację Instrat i spółkę Qemetica. Indeks, na podstawie ankiet przeprowadzanych wśród przedsiębiorstw, ma uzupełniać dostępne obecnie dane klimatyczne oraz wskazać trendy i aktualne wyzwania dla polskiej gospodarki związane z dekarbonizacją i zrównoważonym rozwojem. Docelowo nowe narzędzie ma się też stać platformą do wymiany opinii między firmami, regulatorami oraz administracją centralną.

Transport

Prezes lotniska Warszawa-Modlin: CPK nie jest dla nas zagrożeniem. Będzie miejsce dla portów regionalnych

 Nie boję się, że powstanie Centralnego Portu Komunikacyjnego zagrozi istnieniu lotnisk regionalnych, w tym Modlina – mówi Tomasz Szymczak, p.o. prezesa Mazowieckiego Portu Lotniczego Warszawa-Modlin. Jak podkreśla, mniejsze porty lotnicze będą obsługiwały inny ruch, w tym m.in. przewoźników low-costowych i czarterowych, będzie więc zapotrzebowanie na ich rozwój. Tym bardziej że prognozy dla ruchu lotniczego w regionach są optymistyczne. Władze lotniska w Modlinie planują rozbudowę portu o nowe gate’y.

Bankowość

Banki coraz śmielej wdrażają generatywną sztuczną inteligencję. Podchodzą jednak do tej technologii z dużą ostrożnością

Rośnie rola generatywnej AI w biznesie: w tę technologię inwestuje już 43 proc. przedsiębiorstw na całym świecie, w tym w Polsce, a w ciągu nadchodzącego roku planuje to zrobić kolejne 30 proc. – wynika z raportu EY „Reimagining Industry Futures Study 2024”. Jedną z branż, które dostrzegają w GenAI największy potencjał, są finanse. Banki chętnie inwestują w tę technologię, licząc m.in. na wzrost sprzedaży, usprawnienie procesów i możliwość lepszej personalizacji produktów i usług. Z drugiej strony GenAI niesie też ze sobą szereg wyzwań, związanych chociażby z poufnością i integralnością danych.

Partner serwisu

Instytut Monitorowania Mediów

Szkolenia

Akademia Newserii

Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a  także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.