Týmu vědců z University of Sharjah ve Spojených arabských emirátech se podařilo vyřešit jednu z největších překážek dosavadní vodíkové ekonomiky: získávání vodíku z mořské vody bez nutnosti drahého odsolování a bez přidávání chemických látek. Výsledky výzkumu byly zveřejněny v prestižním vědeckém časopise Small a podle autorů znamenají průlom v udržitelné energetice.

Elektrodou proti moři: revoluce v elektrolýze

Klasické metody výroby vodíku vyžadují čistou vodu, často destilovanou, což je v mnoha částech světa extrémně drahý nebo neudržitelný proces. Přímá elektrolýza mořské vody dlouho narážela na problém koroze a degradace materiálů – zejména kvůli přítomnosti agresivních chloridových iontů.

Vědecký tým vedený Dr. Tanveerm Ul Haqem představil vlastní řešení: vícevrstvou, mikroprostředím řízenou elektrodu, která nejenže odolává korozi, ale dokáže vodík z mořské vody vyrábět efektivně i ve skutečných podmínkách bez jakéhokoliv předzpracování.

„Vyvinuli jsme nový typ elektrody, která vytváří ochranné a zároveň reaktivní mikroprostředí, jež zvyšuje účinnost a zároveň brání poškození,” vysvětluje Dr. Ul Haq.

Zdroj: Shutterstock

Výkon, který má průmyslový potenciál

Při testech v reálné mořské vodě dosáhla nová elektroda geometrického proudového výkonu 1 A na cm² při přepětí 420 mV, a to bez vzniku nežádoucího chlornanu. V provozu vydržela přes 300 hodin bez ztráty účinnosti, přičemž si zachovala Faradickou účinnost 98 %, což znamená téměř dokonalou přeměnu elektrické energie na vodík.

Další klíčové metriky:

• napětí 1,65 V při průmyslovém výkonu
• ochranný metaborátový film zabraňující degradaci
• velmi vysoká četnost reakce – 139,4 otáček za sekundu

Jak to funguje?

Klíčem k úspěchu je speciální nanoskopická architektura elektrody. Ultratenké vrstvy maximalizují povrch, na kterém může docházet k reakci, zatímco funkční vrstvy z uhličitanu chrání kovovou část před korozí.

„Elektroda funguje jako chytrý filtr – propustí vodu, zabrání korozi a zrychlí produkci vodíku,” říká Yousef Haik, profesor mechanického a jaderného inženýrství a spoluautor studie.

Chytré vrstvy také vytvářejí místní kyselé prostředí, které výrazně zlepšuje tzv. kyslíkovou vývojovou reakci (OER), nezbytnou pro štěpení molekul vody.

Bez sladké vody, bez výčitek

Na rozdíl od běžných systémů, které spotřebovávají vzácné sladkovodní zdroje, tato technologie využívá zcela neošetřenou mořskou vodu. To otevírá cestu k budování vodíkových elektráren přímo na pobřeží, například v oblastech jako je Blízký východ, kde je moře dostatek, ale voda na pití je drahá.

„Představte si solární farmy vyrábějící vodík na pobřeží Spojených arabských emirátů – bez emisí, bez chemikálií, bez potřeby sladké vody,” říká Ul Haq.

Od laboratoře k realitě

O technologii už projevily zájem čistě energetické startupy i regionální inovační centra. Vědecký tým nyní pracuje na pilotní verzi modulu, který bude poháněn solární energií a navržen tak, aby mohl fungovat samostatně v pobřežních oblastech s dostatkem slunce.

„Naším cílem je vytvořit modulární generátor vodíku pro suché a slunné oblasti – a tím vytvořit nový model udržitelné energetiky,“ doplňuje Dr. Ul Haq.