Vodonik - gorivo iz razređenog vazduha

19. Mar 2019

 Toyota razvija novu tehnologiju dobijanja vodonika  
Zvuči kao magija: stavite namenski uređaj u kontakt sa vazduhom, izložite ga sunčevom svetlu i on počinje da proizvodi gorivo, besplatno. To je osnovna ideja fundamentalnih istraživanja koje je sproveo DIFFER, holandski Institut za temeljna istraživanja energije, u saradnji sa Toyota Motor Europe (TME).

DIFFER, holandski Institut za temeljna istraživanja energije i Toyota Motor Europe uspostavili su partnerstvo koje ima za cilj da razvije uređaj koji apsorbuje vodenu paru i deli je na vodonik i kiseonik direktno koristeći sunčevu energiju. Predlog istraživanja LIFT (Lansirna podloga za inovativnu tehnologiju budućnosti) je sada podržan kreditom Fonda NVO ENV PPS2.

U ovom projektu DIFFER i TME istražuju inovativan način za direktnu proizvodnju vodonika iz vlažnog vazduha. Motivacija za ovaj istraživački projekat je dvostruka: potrebna su nova održiva goriva kako bi se prvo smanjila naša zavisnost od fosilnih goriva, a drugo, smanjila emisija gasova s efektom staklene bašte. Jedno od tih održivih goriva je vodonik, koji se može koristiti za skladištenje obnovljive energije. Kada se vodonik kombinuje sa kiseonikom u gorivnoj ćeliji, oslobađa energija u obliku električne energije, s čistom vodom kao jedinom emisijom.

U potrazi za rešenjima, Odeljenje za istraživanja naprednih materijala kompanije TME sastalo se sa DIFFER-ovom grupom Katalitički i elektrohemijski procesi za energetske aplikacije (Catalytic and Electrochemical Processes for Energy Applications), kojom rukovodi Mihalis Tsampas. Ova grupa je radila na metodi razdvajanja vode u parnoj umesto u tekućoj fazi, što je mnogo češće. „Rad s gasom umesto s tečnostima ima nekoliko prednosti“, objašnjava Tsampas: „Tečnosti uvode neke tehničke probleme, kao što je neželjeno stvaranje mehurića. Štaviše, korišćenjem vode u gasnoj fazi umesto od tečne faze, ne zahteva skupe instalacije za prečišćavanje vode. I na kraju, pošto koristimo samo vodu koja je prisutna u okolnom vazduhu, naša tehnologija je takođe primenljiva na udaljenim mestima gde nema vode”.

Tokom prošle godine DIFFER i TME su u zajedničkoj studiji izvodljivosti pokazali da zamišljeni princip zaista funkcioniše. Istraživači su razvili novu foto-elektrohemijsku ćeliju u čvrstom stanju koja je bila u stanju da prvo uhvati vodu iz ambijentalnog vazduha i onda generiše vodonik pri osvetljenju generisanom od sunčevog svetla. Ovaj prvi prototip postigao je impresivnih 70% performansi koje se dobijaju kada se ekvivalentni uređaj napuni vodom. Sistem se sastoji od polimernih elektrolitnih membrana, poroznih fotoelektroda i materijala za apsorpciju vode, kombinovanih u posebno namenjenom membransko-integrisanom uređaju.

"Pionir po prvoj masovno proizvedenoj limuzini na vodonik u svetu, Toyota takođe aktivno doprinosi pronalaženju načina za proizvodnju vodonika bez upotrebe fosilnih goriva", kaže Isotta Cerri, generalni direktor Odeljenja za istraživanje naprednih materijala. „To se uklapa u projekat Toyota ekološki izazov 2050, koji za cilj ima nultu emisiju CO2 tokom čitavog životnog ciklusa naših vozila. Proizvodnja vodonika zasnovana na obnovljivim izvorima energije značajno pomaže u smanjenju emisije gasova s efektom staklene bašte. Ovakvim fundamentalnim istraživanjima radimo na popularizaciji vodonika, razvijajući hidrogenske aplikacije pristupačne i jednostavne za upotrebu u našem poslovanju kao i za kupca.”

U sledećoj fazi projekta, partneri nameravaju da postavku značajno poboljšaju.


„U našem prvom prototipu koristili smo fotoelektrode za koje se zna da su veoma stabilne. Ali, materijal koji se koristi apsorbuje samo ultravioletnu (UV) svetlost, što čini manje od pet odsto ukupne sunčeve svetlosti koja dopire do Zemlje“, objašnjava Tsampas: „Sledeći korak je primena najsavremenijih materijala i optimizacija arhitekture sistema kako bi se povećali i unos vode i količina sunčeve svetlosti koja se apsorbuje.“

Kada se ova prepreka prevaziđe, istraživanje će se pomeriti ka unapređenju tehnologije. Postojeće foto-elektrohemijske ćelije, koje su u stanju da proizvode vodonik, veoma su male, veličine oko kvadratnog centimetra. Da bi postale ekonomski održive, njihova veličina mora da bude povećana za najmanje dva do tri puta.

"Još nismo postigli, ali se nadamo da će jednog dana ove vrste sistema moći da se koriste u privatnim kućama za napajanje energijom ili za napajanje automobila za svakodnevne potrebe", predviđa Tsampas.
 

 

Toyota Motor Europe

 

Toyota Motor Europe NV/SA (TME) nadgleda veleprodaju i marketing Toyota i Lexus automobila, delova i dodatne opreme, kao i Toyotine evropske proizvodne i inženjerske operacije. Toyota direktno zapošljava oko 20.000 ljudi u Evropi i od 1990. godine uložila je više od 9 milijardi evra. Toyota posluje u Evropi uz podršku 29 nacionalnih marketinških i prodajnih kompanija u 53 države, ima ukupno oko 3.000 prodajnih mesta i devet proizvodnih pogona. U 2018. godini Toyota je u Evropi prodala 1.035.430 modela Toyota i Lexus.

 

DIFFER

 

DIFFER je holandski Institut za temeljna istraživanja energije i jedan od devet istraživačkih instituta Holandske organizacije za naučnoistraživački rad (NWO). Institut sprovodi interdisciplinarna istraživanja o materijalima, procesima i sistemima za globalnu održivu energetsku infrastrukturu, u bliskom partnerstvu sa (inter)nacionalnom akademijom i industrijom. Istraživanje na DIFFER-u pokriva i konverziju i skladištenje održive energije iz solarnih goriva i stvaranje čiste, sigurne i obilne energije putem nuklearne fuzije.


Ime i prezime
Komentar