Raziskovalci Xintong Gao, Yao Zheng in Shizhang Qiao Univerze v Adelajdi so razvili dva nova učinkovita sistema za proizvodnjo vodika, ki bi lahko stroškovno in energetsko optimizirala pridobivanje zelenega vodika.
Nova sistema za pridobivanje “zelenega” vodika uporabljata sečnino iz urina in odpadne vode, kar bi proizvodnjo naredilo bolj trajnostno ter pripomoglo k sanaciji dušikovih odpadkov v vodnih okoljih.
Izdelava vodika iz sečnine ni nič novega, vendar je dotični postopek, ki združuje dva sistema, dostopnejši in stroškovno učinkovitejši. Proizvodnjo bi tako pocenil na ogljično nevtralen način.
Vodik se načeloma proizvaja z elektrolizo, s katero se voda loči na kisik in vodik. Tehnologija predstavlja obetavno rešitev svetovne gospodarske krize, a je sam postopek energetsko še bolj zahteven kot pri “sivem vodiku”, ki ga pridobivajo iz fosilnih goriv. Ta tip ekstrakcije vodika sicer ustvarja velike količine ogljikovih emisij, zato ni zaželjen.
Elektroliza sečnine namesto vode porabi bistveno manj energije. Kljub tej prednosti obstajajo določene omejitve: pridobivanje vodika iz urina prinaša manjše količine vodika, pa tudi neželene strupene stranske produkte (nitrate in nitrite).
Raziskovalci Avstralskega raziskovalnega sveta in Univerze v Adelajdi so razvili dva sistema elektrolize na osnovi sečnine, ki premagata te ovire po konkurečni ceni. Sistema so predstavili v ločenih člankih, ki sta izšla v revijah Angewandte Chemie International Edition in Nature Communications.
Prvi uporablja edinstven sistem brez membrane, z novim katalizatorjem na osnovi bakra in s čisto sečnino, ki jo pridobivajo s Haber-Boschovo sintezo amoniaka. Ta postopek pa je energijsko intenziven in sprošča veliko ogljikovega dioksida. Težave so se zato lotili z uporabo zelenega vira sečnine: človeškega urina. Na tem temelji drugi sistem.
Sečnino se lahko pridobiva iz človeškega urina ali tudi iz odplak in drugih odpadnih voda z visoko vsebnostjo dušika. A urin v elektrokatalitskem sistemu naleti na težavo: kloridni ioni v njem sprožijo reakcijo, ki tvori klor, ta pa povzroči nepopravljivo korozijo anode sistema, kjer pride do oksidacije in izgube elektronov.
V drugem sistemu so zato razvili nov mehanizem oksidacije – ta za pridobivanje vodika iz urina uporablja katalizatorje na osnovi platine na ogljikovih nosilcih.
A platina je draga, plemenita in omejena kovina. Naloga ekipe je zdaj, da razvije katalizatorje iz neplemenitih kovin.
Preberite več:
Razvoj sistemov za čiščenje urina iz odpadne vode brez membran, s katalizatorji iz neplemenitih kovin na ogljikovih nosilcih bi omogočil nizkocenovno pridobivanje zelenega ogljika in hkratno sanacijo odpadnih voda. Obenem bi oba sistema porabila od 20 do 27 odstotkov manj električne energije kot sistemi za ločevanje vode.
