Создан прототип устройства, собирающего воду из воздуха для получения водородного топлива
Водород имеет огромный потенциал в качестве экологически чистого топлива: его много (в основном в таких соединениях, как вода), он не производит вредных выбросов, а также может быть использован для хранения энергии от солнечных, ветряных и приливных источников.
Однако производство достаточного количества этого вещества практичным и доступным способом сопряжено с определенными трудностями. Для выделения водорода из воды может потребоваться сложная технология, а также чистая пресная вода, которая не везде есть в изобилии.
Теперь ученые разработали новый прототип устройства, которое может собирать воду из влажного воздуха, а затем расщеплять ее на водород и кислород.
Более того, оно способно работать в районах, где влажность - концентрация водяного пара в воздухе - составляет всего 4 процента.
"В данной работе мы подтверждаем, что влага в воздухе может непосредственно использоваться для производства водорода путем электролиза, благодаря своей универсальной доступности и природной неисчерпаемости", - пишут исследователи в опубликованной работе.
Устройство, собранное исследователями, представляет собой прототип электролизера, питающегося электричеством от возобновляемых источников энергии, для расщепления воды на ее элементы, водород и кислород. В ходе одного испытания с использованием солнечной энергии пять электролизеров работали параллельно.
Электроды расположены по обе стороны от устройства для сбора воды - материала, похожего на губку, который поглощает воду из воздуха, а также служит резервуаром для электролита. Оба электрода изолированы от воздуха, что означает, что водород и кислород могут быть собраны в виде чистых газов после расщепления.
Чтобы добиться удовлетворительной работы прототипа устройства, был протестирован ряд различных материалов и установок, и одна из конфигураций, опробованных исследователями, смогла успешно работать в течение 12 дней подряд.
"Этот так называемый модуль прямого электролиза воздуха (DAE) может работать в условиях сухой окружающей среды с относительной влажностью 4%, преодолевая проблемы водоснабжения и устойчиво производя экологически чистый водород с минимальным воздействием на окружающую среду", - пишут исследователи.
Чистая питьевая вода в большинстве мест стоит дорого, поэтому такое устройство можно использовать в любом месте без истощения запасов. Однако, скорее всего, оно будет наиболее полезно в засушливых или полузасушливых регионах, где воды вообще мало.
Недавно мы стали свидетелями еще одного важного прорыва в области производства водородного топлива: алюминий и галлий были использованы для расщепления молекул водорода и кислорода в воде. Теперь у ученых есть множество возможностей для того, чтобы сделать водородное топливо более распространенной реальностью.
Стоит помнить, что эта технология все еще находится на ранней стадии: различные установки DAE и материалы привели к различным результатам с точки зрения эффективности и выработки энергии. Однако команда уверена, что их устройство может быть улучшено и расширено.
"Дальнейшее улучшение соотношения поверхности к объему путем создания каналов или увеличения коэффициента пропорциональности губчатого материала будет гарантировать скорость поглощения воды, что необходимо для увеличения масштаба установок DAE", - пишут исследователи.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
