Vodíkový reaktor s morskou vodou dokáže poháňať ponorku 30 dní
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 1. 8. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vedci z Massachusettskej technickej univerzity (MIT) objavili zaujímavý nový spôsob výroby vodíkového paliva s použitím iba plechoviek od nápojov, morskej vody a kávovej usadeniny. Tím tvrdí, že chemická reakcia by mohla fungovať pri poháňaní motorov alebo palivových článkov v námorných vozidlách, ktoré nasávajú morskú vodu.
Vodík je dôležitým hráčom v hre na dekarbonizáciu výroby energie. Spaľuje čisto, má vysokú hustotu energie a pri použití v palivových článkoch je jediným vedľajším produktom voda. Ale jednou z hlavných prekážok je, že je ťažké ho skladovať a prepravovať, pretože malé molekuly majú tendenciu unikať priamo cez nádoby a potrubia. Nielenže to znamená straty, ale prebytok vodíka môže spôsobiť zmätok v atmosfére.
No budúce systémy založené na novej technike MIT by mohli efektívne vyrábať vodík na požiadanie priamo vo vozidle. Jediné, čo by bolo potrebné prevážať a skladovať, by boli hliníkové pelety, ktoré sú oveľa stabilnejšie a ľahšie sa s nimi pracuje.
V testoch jediná peleta hliníka s hmotnosťou len 0,3 gramu umiestnená do čerstvej deionizovanej vody vyprodukovala 400 ml vodíka len za päť minút. Tím odhaduje, že jeden gram peliet by mohol vytvoriť až 1,3 litra vodíka už za päť minút.
Táto technika je založená na pomerne jednoduchej chemickej reakcii, keďže hliník veľmi silne reaguje na kyslík. Takže keď ho ponoríte do vody, rýchlo odstráni O z H2O, pričom zanechá molekulárny vodík, aby vybuchol. Problém je, že tento proces zvyčajne netrvá dlho. Ak k tomu dôjde, na povrchu kovu sa vytvorí tenká vrstva oxidu hlinitého, ktorá bráni ďalšiemu interakcii čistého hliníka s kyslíkom.
Predchádzajúce štúdie zistili, že zmiešanie s inými kovmi, ako je gálium, to môže odbrzdiť tým, že rozbije vrstvu oxidu hlinitého, keď sa tvorí. V tomto prípade tím vopred upravil hliníkové pelety zliatinou gália a india, čo umožnilo, aby reakcia trvala dlhšie.
Jednou z potenciálnych nevýhod je, že gálium a indium sú zriedkavé a drahé. Vedci však zistili, že vykonanie reakcie v iónovom roztoku spôsobilo, že sa zliatina zhlukovala do formy, ktorú možno vybrať a znova použiť. Morská voda je výhodne iónový roztok.
Ďalším problémom bolo, že reakcia bola oveľa pomalšia v morskej vode, pričom produkcia množstva vodíka, ktorá trvala päť minút v sladkej vode, trvala približne dve hodiny. Experimentovaním prišla na pomoc prekvapivá finálna zložka. Keď tím vhodil nejakú starú kávovú usadeninu, reakcia sa výrazne zrýchlila, späť len na päť minút. Pri bližšom skúmaní bol kľúč identifikovaný ako imidazol, zlúčenina v kofeíne.
Výskumníci navrhujú, aby ich recept tvoril základ praktického vodíkového reaktora, ktorý by mohol byť obzvlášť užitočný na poháňanie námorných vozidiel.
„Toto je veľmi zaujímavé pre námorné aplikácie, ako sú lode alebo podvodné vozidlá, pretože by ste nemuseli nosiť morskú vodu – je ľahko dostupná,“ povedal Aly Kombargi, vedúci autor štúdie. „Takisto nemusíme nosiť nádrž vodíka. Namiesto toho by sme prepravovali hliník ako „palivo“ a len pridávali vodu na výrobu vodíka, ktorý potrebujeme.“
Prvým testom nápadu bude malý podvodný klzák, ktorý by podľa výpočtov vedcov mohol bežať až 30 dní nepretržite čerpaním morskej vody zo svojho okolia cez reaktor s obsahom asi 18 kilogramov hliníkových peliet.
„Ukazujeme nový spôsob výroby vodíkového paliva bez prepravy vodíka, ale hliníka ako „paliva“, povedal Kombargi. „Ďalšou časťou je zistiť, ako to použiť pre nákladné autá, vlaky a možno aj lietadlá. Možno, namiesto toho, aby sme museli nosiť aj vodu, by sme mohli extrahovať vodu z okolitej vlhkosti na výrobu vodíka. To je na rade.“
Výskum bol publikovaný v magazíne Cell Reports Physical Science. Ukážku reakcie si môžete pozrieť vo videu TU.
