Καύσιμο υδρογόνο από κουτάκια αναψυκτικών, θαλασσινό νερό και κατακάθι καφέ!

Μηχανικοί του MIT κατασκεύασαν μια πρώτη στο είδος της γεννήτρια καύσιμου υδρογόνου, η οποία μπορεί να παράγει το καύσιμο αέριο χρησιμοποιώντας μόνο κουτάκια αναψυκτικών, θαλασσινό νερό και κατακάθια καφέ. Η ομάδα πιστεύει ότι αυτή η μέθοδος θα μπορούσε να τροφοδοτήσει μια κυψέλη καυσίμου υδρογόνου χωρίς να παράγει εκπομπές ρύπων.

Το υδρογόνο μπορεί να είναι το πιο άφθονο στοιχείο στο Σύμπαν, αλλά η παραγωγή του σε μεγάλες ποσότητες στη Γη είναι δύσκολη. Η απόσπαση του υδρογόνου από το νερό ή τους υδρογονάνθρακες παράγει εκπομπές που ακυρώνουν κατά κάποιο τρόπο τον σκοπό της ανάπτυξης κυψελών καυσίμου υδρογόνου ως οικολογικής εναλλακτικής λύσης σε σχέση με άλλα είδη καυσίμων. Η μεταφορά μιας δεξαμενής πτητικού υδρογόνου για την τροφοδοσία μιας κυψέλης καυσίμου αποτελεί επίσης πρόβλημα. Η ομάδα του ΜΙΤ αναζητούσε τρόπους επίλυσης αυτών των προβλημάτων όταν στράφηκε στο αλουμίνιο.

Το αλουμίνιο υπάρχει άφθονο στη Γη και όταν εκτίθεται σε θαλασσινό νερό, παράγει υδρογόνο μέσω μιας απλής χημικής αντίδρασης. Ωστόσο, αυτό ισχύει μόνο για το καθαρό στοιχειακό αλουμίνιο. Όταν το μέταλλο έρχεται σε επαφή με τον αέρα, σχηματίζει ένα λεπτό στρώμα οξειδίου που εμποδίζει αυτή την αντίδραση. Το κλειδί της νέας έρευνας, με επικεφαλής τη διδακτορική φοιτήτρια του ΜΙΤ, Aly Kombargi, είναι η επεξεργασία του αλουμινίου με ένα μεταλλικό κράμα από γάλλιο-ίνδιο. Το υλικό αυτό χρησιμεύει ως καταλύτης της αντίδρασης, επειδή καθαρίζει το στρώμα οξειδίου και εμποδίζει το σχηματισμό νέου.

Χρησιμοποιώντας ένα μικρό σφαιρίδιο επεξεργασμένου αλουμινίου, η πειραματική διάταξη παράγει 400 ml υδρογόνου σε μόλις πέντε λεπτά όταν εκτίθεται σε απιονισμένο νερό. Η ομάδα εκτιμά ότι ένα σφαιρίδιο του 1 γραμμαρίου θα παρήγαγε έως και 1,3 λίτρα του αερίου στον ίδιο χρόνο. Υπάρχει όμως μια παγίδα. Ενώ αυτό λειτουργεί στο εργαστήριο, η κλιμάκωση θα απαιτούσε πολύ γάλλιο-ίνδιο, το οποίο είναι σπάνιο και ακριβό.

Η ομάδα συνειδητοποίησε ότι η ανάκτηση και επαναχρησιμοποίηση του γαλλίου-ινδίου θα έπρεπε να είναι δυνατή με τη χρήση ιοντικού διαλύματος. «Για καλή μας τύχη, το θαλασσινό νερό είναι ένα ιοντικό διάλυμα που είναι πολύ φθηνό και διαθέσιμο», λέει ο Kombargi.

Όταν χρησιμοποιήθηκε φιλτραρισμένο θαλασσινό νερό αντί για γλυκό νερό, το γάλλιο-ίνδιο συσσωρεύτηκε και μπορούσε να ανακτηθεί για επαναχρησιμοποίηση. Ωστόσο, τα ιόντα του θαλασσινού νερού συσσωρεύονταν στην επιφάνεια του αλουμινίου και επιβράδυναν την αντίδραση. Προσπαθώντας να βρουν έναν τρόπο να αυξήσουν την ταχύτητα, η ομάδα άρχισε να ρίχνει μέσα ό,τι είχε στη διάθεσή της, όπως κατακάθια καφέ. Παραδόξως, αυτό λειτούργησε. Αφού συμβουλεύτηκε το τμήμα χημείας του MIT, ο Kombargi πέρασε στην προσθήκη ιμιδαζόλης, ενός συστατικού της καφεΐνης. Η δομή αυτού του μορίου μπορεί να διαπεράσει την επιφάνεια του αλουμινίου, αυξάνοντας τη διαθέσιμη επιφάνεια για την παραγωγή υδρογόνου.

Με τη βασική χημεία δουλεμένη, η ομάδα του Kombargi εργάζεται τώρα για να δοκιμάσει τη διαδικασία σε ένα μικρό υποβρύχιο όχημα που μπορεί να συλλέξει θαλασσινό νερό για να τρέξει την αντίδραση. Υπολόγισαν ότι 40 κιλά αλουμινίου θα πρέπει να παρέχουν αρκετή ενέργεια για 30 ημέρες στη θάλασσα. Στο μέλλον, αυτός ο αντιδραστήρας υδρογόνου θα μπορούσε να τροφοδοτήσει και άλλα είδη οχημάτων, όπως φορτηγά και τρένα.

[via]