W planach produkcji zielonego wodoru na dużą skalę jest szczególny kłopot. Potrzeba do tego ogromnej ilości wody. Dlatego konieczne są tanie technologie produkcji z wody morskiej, a nie słodkiej, która dziś jest podstawą.
Przepis na produkcję wodoru jest w sumie dość prosty. Na 1 kg zielonego paliwa potrzeba 9 litrów wody i 50 kWh czystej energii elektrycznej. Tyle pochłania jednak tylko czysty proces chemiczny, w którym wykorzystuje się wodę destylowaną. Do oczyszczenie słodkiej wody, ale także chłodzenia procesowego potrzebne jest kolejne 10 – 20 litrów wody (według wyliczeń Rocky Mountain Institute).
Drugi ze składników nie nastręcza wielu problemów, jeśli jednak na koniec dekady produkcja zielonego wodoru miałaby sięgnąć 38 Mt – jak szacuje Międzynarodowa Agencja Energii – to trzeba by do tego użyć 722 – 1.102 mld litrów wody. Dla porównania Polak rocznie zużywa jej 33,5 tys. litrów. Mówimy więc o odpowiedniku zużycia wody przez nawet 21 do 33 mln ludzi, która nie trafia z powrotem do rzek, ale do pierwotnej postaci wraca dopiero po wykorzystaniu wodoru jako paliwo, czy to w elektrowni, samochodzie czy samolocie.
Nic więc dziwnego, że plan stworzenia gospodarki wodorowej bardzo niepokoi hydrologów, zwłaszcza że zmiany klimatyczne już prowadzą do niedoborów wody. Analizując sytuację instytut Rystad Energy zauważył zresztą, że ponad 70 proc. planowanych projektów zielonego wodoru znajduje się w regionach w których występują niedobory wody. W tej sytuacji coraz poważniej myśli się jak do produkcji wodoru wykorzystać wodę morskę. Oczywistą przeszkodą jest oddzielenie od niej soli.
Wodór z morza
Najbardziej oczywistym wyjściem jest jej oczyszczenie czyli desalinizacja wody przed jej elektrolizą. To jednak przede wszystkim istotnie zwiększa koszty i obciąża środowisko solnymi odpadami zwykle wylewanymi do morza (co zagraża środowisku naturalnemu). Działa jenka także elektrolizery z tzw. polimerową membranę wymiany protonów (PEM – Proton Exchange Membrane), które pracują z wodą morską. Muszą jednak mieć znacznie trwalszą powłokę na bazie tytanu powlekanego złotem lub platyną. To też zwiększa koszty.
Standardowe elektrolizery PEM kosztują 1,1 – 1,8 tys. dol/Kw mocy, ale IEA oczekuje, że do końca dekady powinny zejść do poziomu 0,3 – 0,5 tyś. dol/Kw. Tymczasem zwiększa wydatek do 2,2 tys. dol/Kw. Aby były realną opcją trzeba więc znaleźć tańszy materiał. Pod tym względem pewne sukcesy osiągnęli inżynierowie z Wydziału Inżynierii Mechanicznej Uniwersytetu w Hongkongu, którzy na łamach czasopisma Materials Today przedstawili wyniki badań nad nowym rodzajem stali nierdzewnej nadającej się do elektrolizy wody morskiej. Poza standardowo nakładaną warstwą chromu wytworzyli dodatkową warstwę manganową co zapobiega korozji w środowisku chlorkowym, jakie panuje w wodzie morskiej.
Ma być to zamiennik tytanu i to w dodatku 40 razy tańszy. W ten sposób elektrolizery PEM na wodę morską zbliżyły by się cenowo do tych na wodę słodką. Na końcu wyzwaniem pozostaje fakt, że użycie słonej wody jest znacznie bardziej ekstensywne. Według wyliczeń naukowców z Centrum Nauki i Technologii Katalitycznej, Uniwersytet Delaware potrzeba jej 20-krotnie więcej niż słodkiej. Oznacza to jeszcze większe zaburzenie środowiska naturalnego.
Jeszcze nie dodano komentarza!