Μια νέα μέθοδος ηλεκτρόλυσης από το Technion παράγει πράσινο υδρογόνο, ενώ παράλληλα συνθέτει εποξείδια, πολύτιμες χημικές ενώσεις που χρησιμοποιούνται σε διάφορες βιομηχανίες
Μια νέα ηλεκτροχημική διεργασία, η οποία αναπτύχθηκε από ερευνητές του Technion, του Ισραηλινού Ινστιτούτου Τεχνολογίας, θα μπορούσε να καταστήσει οικονομικά ελκυστικότερη την παραγωγή πράσινου υδρογόνου, παράγοντας παράλληλα με το καύσιμο και μια πολύτιμη βιομηχανική χημική ένωση.
Η μέθοδος αντικαθιστά το οξυγόνο που παράγεται συνήθως κατά την ηλεκτρόλυση του νερού με ένα εποξείδιο, μια κατηγορία χημικών ενώσεων που χρησιμοποιούνται ευρέως στην παραγωγή πολυμερών, επιστρώσεων, συγκολλητικών ουσιών, φαρμακευτικών προϊόντων και άλλων υλικών.
Οι ερευνητές αναφέρουν ότι το σύστημα πέτυχε απόδοση 98% τόσο στην παραγωγή υδρογόνου όσο και στην παράλληλη αντίδραση παραγωγής εποξειδίων.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στο Nature Communications, πραγματοποιήθηκε υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Avner Rothschild, από τη Σχολή Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών του Technion, και του Dr. Guilin Ruan, μεταδιδακτορικού ερευνητή. Η ερευνητική ομάδα κατέθεσε αίτηση διπλώματος ευρεσιτεχνίας στις ΗΠΑ για την τεχνολογία.
Αντικατάσταση του οξυγόνου με μια πολύτιμη χημική ένωση
Το πράσινο υδρογόνο παράγεται με τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές για τη διάσπαση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο.
Παρότι το υδρογόνο που προκύπτει μπορεί να συμβάλει στην απανθρακοποίηση βιομηχανιών που είναι δύσκολο να εξηλεκτριστούν άμεσα, η ευρύτερη υιοθέτησή του περιορίζεται από το κόστος του σε σύγκριση με το υδρογόνο που παράγεται από ορυκτά καύσιμα.
Η ομάδα του Technion προσέγγισε το πρόβλημα επανεξετάζοντας τι συμβαίνει στην άλλη πλευρά της διαδικασίας ηλεκτρόλυσης. «Αντί να παράγουμε οξυγόνο», οι ερευνητές επιδίωξαν να παράγουν ένα εποξείδιο, μετατρέποντας ένα προϊόν που συνήθως παράγεται ως παραπροϊόν σε μια δυνητικά πολύτιμη χημική πρώτη ύλη.
Στα πειράματά τους, οι ερευνητές αναφέρουν απόδοση 98% τόσο στην παραγωγή υδρογόνου όσο και στην παράλληλη σύνθεση εποξειδίων.
Σύμφωνα με την ομάδα, αυτό σημαίνει ότι μόλις το 2% περίπου του ηλεκτρικού φορτίου χανόταν σε ανταγωνιστικές αντιδράσεις.
Οι ερευνητές αναφέρουν επίσης ότι πέτυχαν πυκνότητα ρεύματος που, όπως υποστηρίζουν, είναι συμβατή με την ηλεκτρόλυση σε μεγάλη βιομηχανική κλίμακα.
Ηλεκτρόλυση χωρίς μεμβράνη
Η διαδικασία βασίζεται σε προηγούμενη έρευνα του Rothschild και των συνεργατών του, οι οποίοι διαχώρισαν τις ηλεκτροχημικές αντιδράσεις που παράγουν συνήθως υδρογόνο και οξυγόνο.
Η συγκεκριμένη ιδέα αποτελεί τη βάση της ηλεκτρόλυσης χωρίς μεμβράνη, η οποία αποφεύγει τη χρήση της μεμβράνης που παραδοσιακά διαχωρίζει τις αντιδράσεις στα δύο ηλεκτρόδια. Η εταιρεία H2Pro έχει εμπορευματοποιήσει μια παλαιότερη τεχνολογία της ερευνητικής ομάδας.
Το νέο σύστημα αξιοποιεί την ίδια ιδέα προς διαφορετική κατεύθυνση, συνδυάζοντας την παραγωγή υδρογόνου με τη χημική σύνθεση. Σύμφωνα με τον Ruan, οι επιδόσεις του οφείλονται στη βελτιστοποίηση ολόκληρου του ηλεκτροχημικού συστήματος και όχι στην εστίαση σε ένα μόνο ηλεκτρόδιο ή σε μία μεμονωμένη αντίδραση.
Το σύστημα συνδυάζει τα ηλεκτρόδια, έναν οξειδοαναγωγικό διαμεσολαβητή, το περιβάλλον του διαλύτη και τη διάταξη λειτουργίας. Με αυτόν τον τρόπο, οι ερευνητές μπορούν να παράγουν υδρογόνο και εποξείδιο χωρίς μεμβράνη που να διαχωρίζει τα ηλεκτρόδια.
Ένα πιθανό οικονομικό πλεονέκτημα
Η προσέγγιση θα μπορούσε να προσφέρει ένα πρόσθετο οικονομικό κίνητρο για την παραγωγή πράσινου υδρογόνου, καθώς η διαδικασία ηλεκτρόλυσης θα παράγει δύο χρήσιμα προϊόντα αντί για υδρογόνο και οξυγόνο μόνο.
Ωστόσο, τα αποτελέσματα που αναφέρονται προέρχονται από τα πειράματα των ερευνητών και η μελέτη δεν αποδεικνύει ότι η τεχνολογία είναι έτοιμη για εμπορική εφαρμογή μεγάλης κλίμακας.
Παρότι η αναφερόμενη πυκνότητα ρεύματος χαρακτηρίζεται συμβατή με την ηλεκτρόλυση σε μεγάλη κλίμακα, απαιτείται περαιτέρω ανάπτυξη για να διαπιστωθεί πώς αποδίδει η διαδικασία υπό παρατεταμένες βιομηχανικές συνθήκες λειτουργίας.
Η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας μέσω του έργου H2Bro, μετά τη χορήγηση επιχορήγησης ERC Advanced Grant στον Rothschild το 2023. Αποτελεί επίσης μέρος της διαπανεπιστημιακής ερευνητικής πρωτοβουλίας Waste to Value, η οποία χρηματοδοτείται από το Συμβούλιο Ανώτατης Εκπαίδευσης του Ισραήλ.
Οι ερευνητές έχουν καταθέσει αίτηση διπλώματος ευρεσιτεχνίας στις ΗΠΑ για την τεχνολογία, γεγονός που υποδηλώνει ότι θεωρούν πως η διαδικασία διαθέτει προοπτικές αξιοποίησης πέρα από το εργαστήριο.
Μια νέα μέθοδος ηλεκτρόλυσης χωρίς μεμβράνη θα μπορούσε να προσφέρει στους παραγωγούς πράσινου υδρογόνου ένα ακόμη πολύτιμο προϊόν παράλληλα με το καύσιμο
www.worldenergynews.gr
