Хіміки з Колумбійського університету розробили автономний плавучий електролізер для отримання водню з морської води за допомогою сонячних батарей. Завдяки використанню асиметричних електродів, покритих каталізатором тільки з одного боку, вдалося домогтися чистоти отриманого водню в 99 відсотків, пишуть вчені в.
Однією з альтернатив вуглеводневому паливу, при спалюванні якого утворюються небажані парникові гази, є водень. Зараз чистий водень використовується в якості ракетного палива, проте через труднощі при його отриманні традиційні види палива на Землі він поки не замінив. Один з потенційних екологічно нешкідливих способів отримання водню - це електроліз води. Однак поки всі запропоновані його різновиди або не дуже ефективні і вимагають великих потужностей, або не дозволяють отримувати водень в досить чистому вигляді.
Група хіміків з Колумбійського університету під керівництвом Деніела Еспозіто (Daniel Esposito) запропонувала нову конфігурацію електролітичного осередку для електролізу морської води на основі сонячних елементів і отримання з неї водневого палива. Плавучий електролізер, що працює автономно від сонячної батареї, вчені виготовили за допомогою 3D-друку.
Для збільшення ефективності перетворення сонячної енергії у водневе паливо хіміки запропонували використовувати асиметричні електроди. Основу таких електродів становила титанова сітка, що складається з 40 окремих ниток, яку покривали каталізатором тільки з одного боку. Використання асиметричних електродів призводило до того, що утворення газів (кисню і водню) відбувалося тільки на їх зовнішній частині. Це дозволило повністю розділити потоки бульбашок водню і кисню, які після відриву від поверхні електрода збиралися в спеціальних камерах, розташованих у верхній частині пристрою.
Вчені порівняли ефективність роботи симетричної та асиметричної різновидів пристроїв. Склад газової суміші хіміки проаналізували за допомогою газової хроматографії. У пристрої з асиметричними електродами вміст кисню у водні при максимальному вугіллі нахилу електродів (30 градусів) склав всього 1 відсоток, тоді як в симетричному воно, як мінімум, у сім разів вище. Оскільки вибухонебезпечною суміш водню і кисню стає, якщо в ній є хоча б 5 відсотків водню і хоча б 4 відсотки кисню, водень, отриманий за допомогою такої комірки, можна безпечно використовувати надалі. Ефективність перетворення сонячної енергії при роботі пристрою склала 5,7 відсотка.
За словами вчених, розмір таких пристроїв може бути практично необмежено збільшений без втрати ефективності. А повністю автономна робота електролізера дозволить у майбутньому використовувати його як відновлюване джерело водню. Тим не менш, автори роботи відзначають, що для промислової реалізації архітектура таких пристроїв і склад каталізатора повинні бути поліпшені.
Отриманий в результаті електролізу морської води водень можна використовувати не тільки в якості майбутнього ракетного палива але і, наприклад, для збільшення плавучості водоплавних роботів. Якщо роботу необхідно виринути, то суміш водню і кисню можна підпалити за допомогою електричного розряду.