Teadlased on leidnud mooduse, kuidas soolasest mereveest vesinikku toota

 (55)
Omniva vastutustundlikkuse juht Kristina Seema
Omniva vastutustundlikkuse juht Kristina SeemaFoto: Jaanus Lensment

Vesiniku tootmine ei ole iseenesest midagi eriskummalist ega keerulist. Küll aga on uus värskelt välja töötatud meetod, mis võimaldab soolase merevee vesinikuks ja hapnikuks lõhustada. Lahendus on anoodi pinnatöötlus, mis tõrjub soolases vees olevaid kloriide.

Stanfordi ülikooli teadlased on välja töötanud lihtsa meetodi, et toota elektri (päikeseenergia) abil vesinikku soolasest mereveest. Teadlased kasutasid päikesepaneeli, elektroode ja soolast vett, mis võeti San Francisco lahest ning tootsid edukalt vesinikku. Avastusest kirjutati lehel Proceedings of the National Academy of Sciences.

Vesinik on iseenesest väga atraktiivne alternatiivne kütus. Kasvuhoonegaaside ja kliimasoojenemise vastase võitluse ajastul on väga tugev argument vesiniku põletamise protsessi puhtus. Vesiniku põletamisel ei eraldu süsihappegaasi ning see oleks oluline abivahend kasvuhoonegaaside emissiooni vähendamisel. Põlemisel eralduv vesi on kahjutu, pigem isegi kasulik!

Kuid olemasolevad vee lõhustamise meetodid vajavad “tooraineks” väga puhast vett ja see muudab vesiniku tootmise kalliks. Puhastatud vee vajadus on seni olnud üks takistustest vesiniku laialdasemale kasutusele võtmisele - näiteks autode kütusena.

Suurtarbimiseks oleks vaja nii palju vesinikku, et puhastatud vee baasil selle tootmine ei ole lihtsalt reaalne. Paljudes piirkondades on vett puudu isegi inimtarbimiseks ja olmevajadusteks, rääkimata ülipuhta vee lagundamisest vesinikuks ja hapnikuks, et seda transpordivahendites põletada.

Seotud lood:

Nüüd on Stanfordi teadlased saanud valmis kontseptsiooni, mis tuleks veel vaid tootmisvalmis seadmeteks vormistada. Tundub, et eeldused senisest suuremates kogustes vesiniku tootmiseks on nüüd olemas.

Korrosiooni seljatamine on võtmeküsimus

Nagu öeldud, on vee lagundamine elektri abiga vesinikuks ja hapnikuks vana ja lihtne kontseptsioon. Ja lihtne.

Kui vette paigutatud elektroodidele lasta pinge, hakkavad vee molekulid elektrolüüsi käigus lagunema. Katoodi ehk negatiivse klemmi poolt hakkab eralduma gaasina vesinik ning positiivse klemmi ehk anoodi poolt hakkab eralduma puhas hapnik. Korja ainult kokku ja pane ballooni.

Seni on mereveest vesiniku tootmisel olnud probleemiks negatiivse laenguga kloriidid, mis peituvad merevee soolas. Kloriidid asuvad elektrolüüsis usinalt korrodeerima positiivse poolusega elektroodi ning see seab (suure) piirangu süsteemi elueale.

Teadlased tahtsidki leida lahenduse just sellele korrosiooniprobleemile - eesmärk oli leida lahendus, et merevees sisalduvad ained ei lagundaks anoode.

Kõik lihtne ongi geniaalne

Teadlased avastasid, et kui anood katta kihiga, millel on negatiivne laeng, hakkab kiht tõrjuma kloriide ning aeglustab kihtide all oleva metalli lagunemist. Takistamata sealjuures vee molekulide lagundamise protsessi.

Lahendus peitub nikkel-raud hüdroksiidi kihis, millega kaetakse nikkelsulfiidi kiht, mis omakorda katab nikkel-vahust elektroodi südamikku.

Südamik on see, mis kannab edasi elektrienergiat energiallikast ning nikkel-raud hüdroksiid käivitab elektrolüüsi, mis lagundab vee vesinikuks ja hapnikuks.

Elektrolüüsi käigus muutub nikkelsulfiid negatiivse laenguga kihiks, mis kaitseb anoodi korrodeerumast.

Tekkiv kaitse toimib lihtsustatult öeldes samamoodi nagu kahe magneti negatiivsete pooluste vahel tekkiv tõukejõud. Ehk siis samamoodi nagu magnetid tõukavad teineteist eemale, tõrjub ka negatiivse laenguga kiht vees olevaid kloriide ja ei lase neil anoodi südamikuni jõuda.

Ilma negatiivse laenguga kaitsekihita töötas anood merevees umbes 12 tundi. Kaitsekiht aga pikendab elektroodi eluiga märkimisväärselt - teadlased väidavad, et kaitsekihiga elektroodi eluiga on isegi üle tuhande tunni.

Varasemad katsed korrosiooni seljatada muutsid protsessi ebaefektiivseks

Merevett vesinikkütuseks lagundada on proovitud ka varem. Kuna korrosioon on intensiivsem suurte voolutugevuste korral, on proovitud vähendada elektrivoolu tugevust. Kuid väiksem voolutugevus ei aeglusta mitte ainult korrosiooni vaid ka vee lagunemise protsessi.

Kaitsekihiga elektroodidesse saab lasta tugevamat voolu ning seetõttu on vesiniku tootmine mereveest uue tehnoloogiaga umbes kümme korda kiirem. Teadlased ise ütlevad, et ilmselt on nad teinud rekordi merevee lõhustamise kiiruses.

Loe veel

Kirsiks tordil ehitasid teadlased lisaks laboritingimustes testimisele ka demomasina, mis sai vee lõhustamiseks vajaliku elektrienergia päikesepaneelist. Selles masinas kasutati San Francisco lahest võetud tavalist merevett.

Lõpptulemus on see, et teadlaste korrosioonikaitsega seade sooritas samaväärselt nende tehnoloogiatega, mida täna kasutatakse vesiniku tootmiseks puhastatud veest.

Eeldused senisest odavamalt vesiniku tootmiseks on nüüd igatahes loodud ja meile see meeldib. On raske mitte näha vesiniku kui mootorikütuse (või mistahes muu asja kütusena) positiivseid omadusi, eriti kui seda saab lihtsalt toota tuule- või päikeseenergia abiga mereveest. Kõiki neid ressursse on meil enam kui piisavalt!