A legkeresettebb vegyület
Nem elhanyagolható tényező, hogy a hidrogén ipari szinten is az egyik legkeresettebb elem: műtrágyák előállításához, tüzelőanyag-cellákban elektromos energia termeléséhez, vagy akár közvetlen elégetéssel energiatermelésre használják. A hagyományos előállítás, az úgynevezett gőzreformálás, magas hőmérsékletet, nyomást és nagy mennyiségű fosszilis tüzelőanyag elégetését igényli.
Zöldebb hidrogén: az elektrolízis
A víz elektrolízise már most is lehetőséget adna kibocsátásmentes hidrogén előállítására, de a folyamat jelenleg túl drága és túl sok energiát fogyaszt, ráadásul a legtöbb esetben a szükséges villamos áram sem megújuló forrásból származik. A kutatók szerint az eljárás fő gyenge pontja az anódon zajló oxigéntermelés: itt vész el a legtöbb energia.
Új szerves molekula és katalizátor: a hidrogéntermelés duplázása
Az új módszernél a szokásos vízbontási elrendezést úgy alakították át, hogy az oxigénképződés helyett a hidroximetilfurfural (HMF) oxidációja menjen végbe, miközben a másik oldalon hidrogén fejlődik. A rendszer két kamráját vékony membrán választja el, a cella kálium-hidroxid elektrolittal működik, külön elektródákkal. Az anódtérbe HMF-et és egy módosított, rézalapú katalizátort adtak: a katalizátor krómatomjai stabilizálják a rézatomokat, elősegítve a hatékony oxidációt, és ezáltal a hidrogénfejlődést.
Egy lépésben kettő: egyszerre kétféle értékes termék
Vannak arra utaló jelek, hogy az eljárás nemcsak megduplázza a hidrogéntermelést, hanem a melléktermékként keletkező HMFCA is értékes alapanyagul szolgálhat például bioplasztikokhoz. Az egész elektrokémiai reakció mindössze kb. 0,4 voltos feszültségen működik, ami majdnem 1 volttal alacsonyabb, mint a hagyományos vízbontásnál, jelentősen csökkentve az energiaigényt.
Költséghatékony alternatívák és jövőbeli kilátások
Nem elhanyagolható tényező, hogy a HMF jelenleg drága vegyület, bár növényi hulladékból is előállítható. Más, egyszerűbb és olcsóbb szerves anyagok, például a formaldehid, szintén szóba jöhetnek egy hasonló folyamatban. Így ott, ahol nagy mennyiségű, alacsony értékű szerves hulladék áll rendelkezésre, a hidrogéntermelés akár kétféle termékkel is környezetbarát és gazdaságos lehet.
Még nem tökéletes, de ígéretes technológia
A kutatók tovább dolgoznak azon, hogy a katalizátor élettartamát meghosszabbítsák, és ipari környezetben is több ezer órán keresztül megbízhatóan működjön. Az új módszer így középtávon valódi alternatívát kínálhat a hidrogénipar zöld átalakítására.
