Bevezetés: A hidrogén, mint tiszta energiaforrás
A hidrogén a világegyetem leggyakrabban előforduló anyaga, az ismert univerzum 74 százalékát teszi ki. Ennek ellenére a Föld légkörében az 1 százalékot sem éri el az aránya, ami azt jelenti, hogy mesterségesen kell előállítanunk, ha üzemanyagként szeretnénk használni. A hidrogénnel működő üzemanyagcellás elektromos járművek (FCEV-k) egyedülálló szerepet játszanak a közlekedés és a gazdaság szélesebb értelemben vett karbonmentesítésében, mivel a hidrogén és az oxigén közötti kémiai reakció révén termelik az áramot egy üzemanyagcella csomagban, ami a vízen kívül zéró kibocsátást eredményez. A hidrogéntartály feltöltése egy szivattyú segítségével kevesebb mint öt percet vesz igénybe, ami jelentős előnyt jelent a hagyományos elektromos járművekhez képest.
A hidrogén szélesebb körű használatában rejlő hatalmas lehetőségek két tényezőtől függenek: a megújuló energiaforrásokból előállított zöld hidrogén elérhetőségétől és egy kiterjedt hidrogéntöltő állomáshálózat kiépítésétől. Ezeket a kritikus tényezőket az EU Zöld Megállapodásában is elismerik, amelyben a hidrogén a karbonsemlegesség elérésének egyik legfontosabb prioritásaként szerepel.
A tengervíz mint hidrogénforrás: Áttörés a Stanford Egyetemen
A hidrogén előállításának legegyszerűbb módja az elektrolízis, azaz a vízbontás. A Földön található hatalmas vízkészlet (1,39 trillió köbméter) elvileg elegendőnek tűnik, és a vízbontáshoz szükséges energia is nyerhető megújuló forrásokból, például napelemekből. Azonban a Föld vízkészletének mintegy 97 százaléka tengervíz, amely a tudomány eddigi állása szerint nem volt alkalmas a vízbontásra. A tengervíz sajátos összetétele miatt vízbontás során rendkívül gyorsan korrodálja a pozitív elektródát (az anódot), így az elektrolízis folyamata hamar leáll.
Ezért számít mérföldkőnek az a felfedezés, amelyet a kaliforniai Stanford Egyetem három kutatója (Hongjie Dai, J. G. Jackson és C. J. Wood professzorok) tett. Speciális szerkezetű nikkel vegyületekkel vonják be az anódot, amelyek egyrészt elősegítik az elektrolízis folyamatát, másrészt megelőzik a pozitív elektróda korrózióját. A kísérletsorozatban a hagyományos elektróda 12 óra elteltével annyira korrodálódott a tengervízben, hogy leállt az elektrolízis folyamata - ezzel szemben az új fejlesztésű, bevont anód több mint ezer órán át üzemképes maradt.
Ráadásul a folyamat során tízszer nagyobb áramerősséggel tudták bontani a tengervizet, mint korábban, ezért az eljárással adott idő alatt nagyobb mennyiségű hidrogén állítható elő. Az eljárás nem csak laboratóriumi körülmények között, de a San Francisco-i öbölből merített tengervízzel is működött, egyszerű iskolai eszközökkel. A kutatók szerint most a vállalatokon a sor, hogy ipari léptékben is megvalósítsák a folyamatot. A tudósok optimisták, szerintük a jelenleg létező, tisztított vizet alkalmazó berendezések néhány alkatrészének cseréjével gyorsan és hatékonyan átállíthatók tengervíz bontására.
Akvamarin Projekt: Hidrogén alapú energiatárolási innováció a MFGT Zrt.-nél (powered by MVM)
A Stanford Egyetem által kidolgozott módszer új lendületet adhat a hidrogén ipari felhasználásának, és elősegítheti a hidrogén üzemanyagcellás személy- és haszonjárművek elterjedését. Ez a felfedezés pont időben érkezett, hiszen az FCEV technológia élharcosa, a Toyota a következő néhány évben megkezdi a technológia széles körű piaci bevezetését. A vállalat 2020-ra megfelezte az üzemanyagcella gyártási költségeit, a 2025-ben színre lépő, harmadik generációs berendezések pedig csupán negyed annyiba fognak kerülni, mint a korábbiak.
A sós vizes üzemanyagcella elve és gyakorlati alkalmazásai
A sós vizes üzemanyagcella egy innovatív koncepció, amely a sós vizet magnézium lemezekkel kombinálja elektromos energia fejlesztésére. Ez a technológia lehetővé teszi, hogy sós vízből magnézium lemezek használatával elektromos energia állítható elő. A sós vízből kinyert elektromos energiával működtethetünk akár egy mellékelt mini turbinát, propellert vagy egyéb kis teljesítményű elektromos berendezést.
Sós vizes üzemanyagcella készletek: Kísérletezés és oktatás
Számos gyártó kínál már sós vizes üzemanyagcella készleteket, amelyek célja az innovatív üzemanyagcella koncepció bemutatása és az érdeklődők bevezetése a megújuló energiaforrások világába. Ezek a készletek általában 14 éves kortól ajánlottak, és fontos jellemzőjük, hogy környezetbarát megoldást kínálnak.
Főbb jellemzők:
- Környezetbarát megoldás: A sós víz és magnézium lemez felhasználásával történő elektromos áram előállítása nem jár káros kibocsátással.
- Kísérletezési lehetőségek: A készletek számos kísérletezési lehetőséget biztosítanak, például eltérő koncentrációjú víz használatát.
- Oktatási segédanyagok: Gyakran tartalmaznak digitális oktatási segédanyagokat (pl. CD), amelyek átfogó ismereteket nyújtanak a megújuló energiákról.
Egy tipikus szállítás tartalma:
- Sós vizes üzemanyagcella
- Anód lemez
- Ventilátor modul
- Üzemanyagcella bázis
- Ventilátor lapátok
- Tárolódoboz
- Kábel
- Adapter a ventilátor lapátokhoz
- Szórófej tömlővel
- Megújuló energiákra vonatkozó ismereteket tartalmazó oktató CD
- Energia cella a sós víz tárolására
- Propeller és adapter
- Tartály
- Vezetékek
- Fecskendő
- Összeszerelési útmutató
A készletek műszaki adatai általában a tanulókészlet kategóriába sorolják őket, témakörük a megújuló energiaforrások.
Sós vizes üzemanyagcellás hordozható töltők: A Jaq Fuel Cell Charger
A mobil technológia fejlődésével párhuzamosan az akkumulátorok és a töltők is jelentős innováción mennek keresztül. A Mobil Világkongresszuson bemutattak egy olyan üzemanyagcellás hordozható töltőt, amelyet sós víz hajt: a Jaq Fuel Cell Chargert. A készítő, a MyFC azt ígéri, hogy ezt a töltőt soha nem kell áram alá helyeznünk. Helyette egy saját kis kártyát, az úgynevezett PowerCardot használja, ami sóból és vízből készült.
Ezt a kártyát kell behelyeznünk a töltőkészülékbe, az pedig ugyanolyan gyorsan látja el árammal a telefont, mintha konnektorba dugtuk volna. Bár a készítők nem árultak el sok részletet az eszköz működési elvéről, állításuk szerint a Jaq teljesen környezetbarát, és a PowerCardok is újrahasznosíthatók.
Egy Jaq készülékhez öt ilyen kártya jár majd, és előfizetéses alapon is lehet majd rendelni őket, havi öt euróért. A Jaq készülék a stílusra is hangsúlyt fektet, így több színben érkezik majd. Kompatibilis lesz iOS, Android és Windows készülékekkel egyaránt. Bár megjelenési időpontja egyelőre nincs, előrendelni már lehet.
A Toyota elkötelezettsége a hidrogéntechnológia iránt
A Toyota több mint 30 éve jelentős beruházásokat eszközöl a világelső üzemanyagcella-technológiába. Már 1992-ben megkezdte a hidrogénes FCEV-k fejlesztését, és a Mirai szedánt 2014-ben sikeresen bevezette a világpiacra. A 2021-ben piacra kerülő Mirai legújabb generációja magasabb szintre emeli az FCEV technológiát. Átfogóan újratervezett üzemanyagcellás rendszere könnyebb és nagyobb teljesítményű. Az üzemanyagcella hidrogént szív egy nyomás alatt lévő tartályból, majd oxigénnel egyesülve elektromos áramot termel, amivel hajtja az elektromotort.
A Toyota tavaly részletesen megmutatta, mennyi lehetőség van a hidrogénben, nem csak az autózásban, hanem akár a közlekedés egyéb területein is. A vállalat eltökélt szándéka, hogy a hidrogénnel működő járművek a jövő közlekedésének meghatározó szereplői legyenek, hozzájárulva a karbonmentes jövőhöz.
Akvamarin Projekt: Hidrogén alapú energiatárolási innováció a MFGT Zrt.-nél (powered by MVM)
A hidrogén, mint a karbonsemlegesség kulcsa
Az FCEV-k és a hidrogén szélesebb körű használatában rejlő hatalmas lehetőségek kulcsa a megújuló energiaforrásokból előállított zöld hidrogén elérhetősége és az Európa-szerte hidrogéntöltő állomások hálózatának kiépítése. Ezeket a kritikus tényezőket az EU Zöld Megállapodásában is elismerik, amelyben a hidrogén a karbonsemlegesség elérésének egyik legfontosabb prioritásaként szerepel. A sós vízből történő hidrogéntermelés áttörése jelentősen hozzájárulhat e célok eléréséhez, mivel a Föld hatalmas tengervíz-készlete gyakorlatilag korlátlan hidrogénforrást jelenthet. Ezáltal a hidrogén, mint tiszta és fenntartható energiaforrás, valóban kulcsszerepet játszhat a globális energiaátmenetben és a klímaváltozás elleni küzdelemben.
tags: #sos #viz #uzemanyagcella