Революція чистого палива. Вчені знайшли спосіб перетворювати воду на водень — як це врятує планету

Ще одна альтернатива викопному паливу — водень. Експерти вважають перехід до електро- та водневих автомобілів одним із ключових кроків щодо декарбонізації нашого світу. Розвиток водневої енергетики допоможе людству відмовитися від теплових електростанцій, які в основному працюють на вугіллі та газі.

Однак тут є одна велика проблема: незважаючи на те, що водень сам собою не залишає жодних відходів, більшість сучасних водневих електростанцій працює за рахунок викопного палива. За даними Міжнародного енергетичного агентства, 96% водню зараз людство отримує, використовуючи вугілля, нафту та природний газ.

Що загалом ставить великий знак питання з погляду екологічності водню як виду палива.

Зараз перед дослідниками стоїть великий виклик — навчитися виробляти чистий, «зелений» водень: тобто той, для якого використовується безвуглецева електрика.

Досі найпопулярнішим способом видобутку зеленого водню був електроліз, основою якого були сонячні батареї, вітряки та інші відновлювані джерела енергії. Головна проблема такого способу — його дорожнеча. Дослідження показують, що цей спосіб стане рентабельним для виробників лише у 2030-х роках.

Довгий час ідеальною альтернативою вважався блакитний водень, у процесі створення якого вуглекислий газ не випускають в атмосферу, а вловлюють та зберігають під землею. Однак цей варіант насправді нічим не кращий, а, можливо, навіть гірший ніж традиційніші способи отримання водню.

Тому у нас немає іншої альтернативи, окрім пошуку нових, більш дешевих способів отримання зеленого водню. Нове відкриття вчених із Каліфорнійського університету — це перспективний крок у цьому напрямі.

У своєму дослідженні, опублікованому в журналі Applied Nano Materials, вчені описали простий метод отримання водню. Для цього їм знадобилася вода, а також наночастинки галію та алюмінію, які здатні відокремлювати кисень від молекул води та залишати газоподібний водень. Причому цей процес не просто дає можливість отримувати велику кількість водню, але й працює при кімнатній температурі, а також з будь-якою водою — як зі стічною, так і морською.

«Я ніколи не бачив нічого подібного. Нам взагалі не потрібно застосовувати енергію, водень утворює бульбашки як скажений», — каже матеріалознавець Скотт Олівер, який брав участь у дослідженні.

Насправді, у самій реакції між алюмінієм, галієм і водою немає нічого нового — про неї вчені знають уже близько 50 років. Однак досі вчені використовували сплави, в яких переважав алюміній, а також складніші сплави з іншими металами. Експерименти вчених показали, що найкращих результатів допомагав досягти композит галію та алюмінію у співвідношенні 3:1.

У цьому сплаві галій виконує одразу дві функції: видаляє оксидне покриття алюмінію, яке може блокувати реакцію з водою та виробляє алюмінієві наночастки, які прискорюють «водневу» реакцію.

Досі саме неможливість утримання наночастинок від їхньої агрегації у більші частинки було основною проблемою цієї реакції. Вчені намагалися перешкодити цьому різними способами, проте американським дослідникам вдалося провернути цей трюк, просто підвищивши концентрацію галію, при цьому ніяк не маніпулюючи ні температурою ні атмосферним тиском у лабораторії.

Для виготовлення композиту не потрібні складні технології — за словами вчених, досить простого ручного змішування. Термін зберігання композиту — до трьох місяців, проте для захисту від вологи його потрібно покрити циклогексаном.

Як джерело отримання алюмінію підходить практично все, включно з використаною фольгою або консервними бляшнками. З галієм трохи складніше — він менш поширений у природі і є дорожчим металом. Однак його перевага в тому, що його можна видобувати і використовувати неодноразово з однаковою ефективністю.

Наразі вчені вивчають можливість масштабування своєї технології — в ідеалі її можна буде використати для комерційного виробництва водню. Якщо їм таки це вдасться, це буде великим успіхом для всього людства, адже зелений водень — це те, що справді може стати паливом майбутнього.