Kestävämpää ja halvempaa vetyä13.12.2025
Vetyä voidaan valmistaa elektrolyysereillä, jotka hajottavat vettä ja vapauttavat sivutuotteena vain happikaasua. Useimmissa sovelluksissa veden elektrolyysistä saatava vety on kuitenkin tällä hetkellä liian kallista kilpaillakseen fossiilisten lähteiden kanssa ilman tukia. Ratkaisuna on käyttää halpaa mutta ajoittaista tuuli- ja aurinkoenergiaa sähkön tuottamiseen, mutta tätä varten itse elektrolyyserien valmistuksen on oltava halvempaa, koska ne ovat käytössä lyhyemmän ajan. Shannon Boettcher ja hänen tiiminsä kehittävät uutta elektrolyysitekniikkaa, joka käyttää ionijohtavia polymeerejä, jotka voisivat alentaa kustannuksia merkittävästi. Tähän mennessä teknologia ei kuitenkaan ole ollut riittävän vakaa – elektrodit hajoavat nopeasti. Hänen tiiminsä on nyt suunnitellut nämä elektrolyysilaitteet uudelleen tavalla, joka suojaa elektrodeja hajoamiselta. ”Jos tämä saadaan todella toimimaan, ei ole kohtuutonta odottaa näiden kalvoelektrolyysilaitteiden hinnan laskevan 5–10 kertaa, mikä todella mahdollistaisi niiden kytkemisen sähköverkkoon edullisiksi elektronien ottoavuiksi ja vedyn tuottamista varten”, sanoi Boettcher, kemian ja biomolekyylitekniikan sekä kemian professori UC Berkeleyssä. Boettcherin uusi teknologia, anioninvaihtokalvoinen vesielektrolyyseri, yhdistää kiinteän polymeerikalvon edut yksinkertaisen emäksisen elektrolyytin tehokkuuteen ja edullisuuteen. ”Voit saada kaikki yhden teknologian – alkaliteknologian – edulliset materiaaliedut ja kalvoteknologian kaikki edut, kuten alhaisemmat kustannukset, paremman turvallisuuden ja vähäisemmän huollon, mutta sitä varten niiden on oltava kestäviä”, hän sanoi. Ratkaistakseen hajoamisongelman Boettcher keskittyi anodielektrodiin – jossa hapettuminen tapahtuu – koska siellä tapahtuu eniten vaurioita. Elektrodin positiivinen varaus vetää elektroneja irti polymeerimolekyyleistä, mikä nopeuttaa hydroksidi-ionien polymeerin syöpymistä. Akkujen parantamiseksi tehdyistä suojakerroksista inspiroituneena Boettcher ja hänen tiiminsä kehittivät vastaavan tavan suojata polymeeriä sivureaktioilta. Se tapahtuu edullisen epäorgaanisen zirkoniumoksidipolymeerin, sekoittamista orgaaniseen polymeeriin, joka johtaa ioneja ja erottaa kaasut. Zirkoniumpolymeerit kerääntyvät anodielektrodin ympärille ja luovat "passivointikerroksen", joka suojaa herkempää orgaanista polymeeriä elektronien menettämiseltä hapen muodostuessa. ”Hajoamisnopeus hidastuu satakertaisesti”, hän sanoi. ”Emme ole vielä aivan päässeet kaupallisesti kannattavaan elektrolyyserilaitteeseen, mutta tämä on ylivoimaisesti suurin löytämämme säätö.” Aiheesta aiemmin: Hiilimonoksidi tulee polttokennokatalyyttien siunaukseksi Perovskiittiä vihreän vedyn tuotantoon Jalometalleista vapaa polttokenno |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Kalifornian yliopiston Berkeleyn kemisti on kehittänyt uuden teknologian, joka voisi pidentää vetyä tuottavien polttokennojen käyttöikää ja nopeuttaa kustannuksiltaan kilpailukykyisten ja ympäristöystävällisten polttoaineen versioiden tuloa markkinoille.