Un nou dispozitiv al Institutului de Științe Fizice din Hefei produce hidrogen fără emisii din umiditatea atmosferică, chiar și cu doar 20% umiditate.
Cuprins
- Hidrogen verde din aer.
- Fără rețea electrică, fără apă lichidă.
- Doar soare și umiditate ambientală.
- Eficiență ridicată, chiar și cu umiditate scăzută.
- Zero emisii, zero deșeuri.
- Aplicabil în zone aride.
- Tehnologie promițătoare și scalabilă.
Sistemul solar produce hidrogen verde direct din umiditatea aerului
O echipă condusă de Yin Huajie, de la Institutul de Științe Fizice din Hefei (Academia Chineză de Științe), a dezvoltat un sistem complet autonom care generează hidrogen verde din umiditatea ambientală, fără a necesita apă lichidă sau surse externe de energie.
Cercetarea, publicată în Advanced Materials, reprezintă un pas semnificativ în căutarea de soluții viabile pentru producerea de hidrogen în regiunile cu deficit de apă. Sistemul combină colectarea atmosferică a apei (AWH) și electroliza prin membrană de schimb protonic (PEMWE) într-o structură integrată alimentată exclusiv cu energie solară.
De ce este relevant?
Hidrogenul verde este considerat una dintre piesele cheie în tranziția energetică globală. Spre deosebire de hidrogenul produs din gaz natural (hidrogen gri), generarea acestuia prin electroliză nu emite gaze cu efect de seră. Provocarea a fost că această tehnologie necesită volume mari de apă ultrapură, ceea ce este imposibil în zonele aride sau îndepărtate.
Aici intervine echipa chineză: au reușit să dezvolte o soluție care extrage apa direct din aer, chiar și în medii cu doar 20% umiditate relativă, și o transformă în hidrogen de înaltă puritate, fără emisii și fără a fi nevoie de infrastructură hidrică sau electrică.
Cum funcționează sistemul?
Inima dispozitivului este un material carbonic poros ierarhic, conceput pentru a captura eficient vaporii de apă din mediu. Acest material se obține prin sinteză prin șablon și calcinare, urmată de un tratament de oxidare care îmbunătățește afinitatea sa cu apa.
Odată captată, umiditatea este încălzită cu energie solară datorită unui component fototermic, provocând evaporarea și conducerea ulterioară către o celulă de electroliză PEM, unde este separată în hidrogen și oxigen.
În timpul testelor, sistemul a atins o rată de producție de aproape 300 de mililitri de hidrogen pe oră, cu un nivel de umiditate de 40%, și a demonstrat o stabilitate de funcționare remarcabilă în cicluri prelungite. În condiții reale în aer liber, a continuat să funcționeze fără întreruperi și fără a necesita întreținere frecventă.
Aplicații concrete și contextul actual
Această tehnologie poate fi deosebit de transformatoare în regiuni precum Africa de Nord, Orientul Mijlociu sau zonele deșertice din Australia și America Latină, unde radiația solară este abundentă, dar apa este o resursă rară.
În plus, se aliniază tendințelor de reglementare care promovează producția de hidrogen verde. De exemplu, Uniunea Europeană a stabilit obiective ambițioase pentru 2030, ca parte a strategiei sale de atingere a neutralității climatice. China, la rândul său, a început deja să încorporeze hidrogenul verde în planul său cincinal ca combustibil strategic.
Chiar și marile companii energetice explorează tehnologii similare. Proiecte precum Desert Bloom Hydrogen din Australia utilizează, de asemenea, umiditatea ambientală pentru a produce hidrogen fără a recurge la surse convenționale de apă, ceea ce întărește interesul global pentru această abordare.
Potențial
Tehnologii precum aceasta deschid calea către un model energetic mai descentralizat, rezilient și echitabil. Eliminând necesitatea infrastructurii hidrice sau electrice, acestea permit generarea de hidrogen la nivel local în comunități izolate sau regiuni cu stres hidric.
În plus, funcționarea lor cu energie solară garantează o amprentă de carbon zero, ceea ce contribuie direct la reducerea emisiilor din sectorul energetic și al transporturilor, două dintre principalele responsabile pentru încălzirea globală.
În viitor, integrarea acestui tip de sisteme în rețele hibride, împreună cu stocarea energiei și micro-rețelele, ar putea permite dezvoltarea de ecosisteme energetice autonome, capabile să alimenteze de la mici instalații rurale până la infrastructuri critice în zone vulnerabile din punct de vedere climatic.
Dacă se reușește scalarea eficientă și la costuri competitive, această inovație ar putea juca un rol cheie în decarbonizarea globală, democratizând accesul la hidrogenul verde și facilitând tranziția către o economie mai curată și mai echitabilă.
