პენსილვანიის უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფის აზრით, მზის, ქარისა და ზღვის ძალა შესაძლოა მალე გაერთიანდეს ეკოლოგიურად სუფთა წყალბადის საწვავის წარმოებისთვის. გუნდმა წყლის გამწმენდის ტექნოლოგია ახალ ექსპერიმენტულ პროექტში გააერთიანა ზღვის წყლის ელექტროლიზერი, რომელიც იყენებს ელექტრო დენს წყლის მოლეკულებში წყალბადისა და ჟანგბადის გამოსაყოფად.
ბრიუს ლოგანის, კაპას და ევან პუგის უნივერსიტეტის პროფესორის გარემოსდაცვითი ინჟინერიის პროფესორის თქმით, „ზღვის წყლის გაყოფის“ ამ ახალ მეთოდს შეუძლია ხელი შეუწყოს ქარისა და მზის ენერგიის გადაქცევას შესანახ და პორტატულ საწვავად.
წყალბადი შესანიშნავი საწვავია, მაგრამ თქვენ უნდა მიიღოთ ის“, - თქვა ლოგანმა. - ამის გაკეთების ერთადერთი მდგრადი გზა განახლებადი ენერგიის გამოყენება და წყლისგან წარმოებაა. თქვენ ასევე უნდა გამოიყენოთ წყალი, რომელიც ადამიანებს არ სურთ გამოიყენონ სხვა მიზნებისთვის და ეს იქნება ზღვის წყალი. ასე რომ, წყალბადის წარმოების წმინდა გრაალი უნდა გაეერთიანებინა ზღვის წყალი, ქარი და მზის ენერგია, რომელიც გვხვდება სანაპირო და საზღვაო გარემოში. ”
მიუხედავად ზღვის წყლის სიმრავლისა, მას ჩვეულებრივ არ იყენებენ წყლის გამოყოფისთვის. თუ წყალი ელექტროლიზატორში ჩასვლამდე არ გაიწმინდება - ეს ძვირადღირებული დამატებითი ნაბიჯია - ზღვის წყალში ქლორის იონები გადაიქცევა ტოქსიკურ ქლორის გაზად, რომელიც ანადგურებს აღჭურვილობას და იღვრება გარემოში.
ამის თავიდან ასაცილებლად, მკვლევარებმა შეიტანეს თხელი, ნახევრად გამტარი მემბრანა, რომელიც თავდაპირველად შექმნილია წყლის გასაწმენდად საპირისპირო ოსმოსის (RO) მკურნალობის დროს. საპირისპირო ოსმოსის მემბრანა შეცვალა იონგაცვლის მემბრანა, რომელიც ჩვეულებრივ გამოიყენება ელექტროლიზატორებში.
„საპირისპირო ოსმოსის იდეა არის ის, რომ თქვენ ახორციელებთ წყალზე მართლაც მაღალ წნევას, უბიძგებთ მას მემბრანაში და ინახავთ ქლორის იონებს უკან“, - თქვა ლოგანმა.
ელექტროლიზატორში ზღვის წყალი აღარ გაივლის საპირისპირო ოსმოსის მემბრანას, მაგრამ შეინარჩუნებს მას. მემბრანა გამოიყენება ორი ჩაძირული ელექტროდის მახლობლად წარმოქმნილი რეაქციების განცალკევებისთვის - დადებითად დამუხტული ანოდისა და უარყოფითად დამუხტული კათოდის მახლობლად, რომლებიც დაკავშირებულია ენერგიის გარე წყაროსთან. როდესაც ელექტროენერგია ჩართულია, წყლის მოლეკულები იწყებენ გაყოფას ანოდზე, ათავისუფლებენ წყალბადის პაწაწინა იონებს, რომლებსაც პროტონებს უწოდებენ და წარმოქმნიან ჟანგბადის გაზს. შემდეგ პროტონები გადიან მემბრანაში და უერთდებიან ელექტრონებს კათოდში და წარმოქმნიან წყალბადის გაზს.
საპირისპირო ოსმოსის მემბრანის დაყენებით, ზღვის წყალი რჩება კათოდის მხარეს და ქლორის იონები ძალიან დიდია მემბრანაში გასავლელად და ანოდამდე მისასვლელად, რაც ხელს უშლის ქლორის გაზის წარმოქმნას.
მაგრამ წყლის გაყოფისას, როგორც ლოგანმა აღნიშნა, სხვა მარილები განზრახ იხსნება წყალში, რათა გამტარი გახდეს. იონგაცვლის მემბრანა, რომელიც ფილტრავს იონებს ელექტრული მუხტით, საშუალებას აძლევს მარილის იონებს გაიარონ მასში. არ არსებობს უკუ ოსმოსის მემბრანა.
იმის გამო, რომ უფრო დიდი იონების მოძრაობა შეზღუდულია RO მემბრანით, მკვლევარებს დასჭირდათ იმის შემოწმება, საკმარისი იყო თუ არა ფორებში მოძრავი პატარა პროტონები მაღალი ელექტრული დენის შესანარჩუნებლად.
ექსპერიმენტების სერიაში მკვლევარებმა გამოსცადეს ორი კომერციულად ხელმისაწვდომი საპირისპირო ოსმოსის მემბრანა და ორი კატიონგაცვლის მემბრანა, იონგაცვლის მემბრანის ტიპი, რომელიც სისტემაში ყველა დადებითად დამუხტული იონის გადაადგილების საშუალებას იძლევა. თითოეული მათგანი შემოწმდა მემბრანის წინააღმდეგობაზე იონების მოძრაობის მიმართ. ასევე გამოითვალა რეაქციების დასასრულებლად საჭირო ენერგიის რაოდენობა, გაკონტროლდა აირისებრი წყალბადის და ჟანგბადის წარმოქმნა, გაანალიზდა ქლორის იონებთან ურთიერთქმედება და მემბრანის დაზიანება.
მკვლევარებმა ახლახან მიიღეს 300 აშშ დოლარის გრანტი ეროვნული სამეცნიერო ფონდისგან (NSF) ზღვის წყლის ელექტროლიზზე კვლევის გასაგრძელებლად. ლოგანი იმედოვნებს, რომ მათი კვლევა გადამწყვეტ როლს ითამაშებს ნახშირორჟანგის ემისიების შემცირებაში მთელ მსოფლიოში.
ასევე წაიკითხეთ:
- TSMC: 2021 წელს გამოჩნდება 3 ნმ პროცესორების სატესტო ასლები
- გრავიტაცია იწვევს სამყაროს ერთგვაროვნებას