水素は、化石燃料から身を引き離す取り組みにおいて重要な役割を果たす可能性がありますが、環境に優しい方法で水素を作るには、大量の水が必要です。 現在、研究者たちは、最も乾燥した気候でも薄い空気から水素燃料を作る新しい技術を開発しました。
再生可能エネルギーとバッテリー技術は、電力と輸送部門の大部分の脱炭素化に大きな進歩を遂げていますが、水素もエネルギーミックスの重要な部分になる可能性があります。 従来の燃料と同じように燃やすことができますが、放出される唯一の副産物は水です。 それはまともなエネルギー密度を持っているため、航空のような厳しい重量要件を持つアプリケーションにとって有望なソリューションとなり、長期間にわたってエネルギーを保存するための有用な方法にもなります.
しかし、水素燃料がどれだけ環境に優しいかは、その製造方法に大きく依存します。 今日、その大部分は、化石燃料から作られ、かなりの温室効果ガスを排出する、いわゆる「グレイ水素」です。 水素が脱炭素化に貢献するためには、再生可能エネルギーを利用して水を水素と酸素に分解する電解槽による「グリーン水素」への転換が必要です。
課題は、最高の再生可能エネルギー源を持つ多くの場所が水不足に苦しんでいることです。 しかし今、オーストラリアのメルボルン大学の研究者は、空気から吸収された水分から水素燃料を作り出すことができる新しい技術を開発しました. さらに、湿度が世界で最も乾燥した砂漠よりも低くても機能します。
「空気中の水分を利用できるため、この DAE [直接空気電解槽] モジュールは、淡水へのアクセスが大きな問題となる遠隔地、乾燥地、半乾燥地の環境に適用できます」と、Gang Kevin Li 氏は述べています。 言われ ニューズウィーク. 「太陽光と風力の可能性が高い地球上のほとんどの地域では、淡水が不足しています。」
グリーン水素の生産を大幅に拡大する場合、水へのアクセスが大きな懸念事項となります。 で 紙の ネイチャー·コミュニケーションズ, 研究者たちは、地球の XNUMX 分の XNUMX 以上が乾燥または半乾燥地帯であり、水不足の地域と、太陽光発電や風力発電の可能性が最も高い地域との間にはかなりの重複があると指摘しています。
ただし、最も乾燥した気候でも、空気中にはかなりの量の水分があります。 研究者たちは、サヘル砂漠のような場所でさえ、相対湿度は依然として平均で約 20% であることに注目しています。 そこで彼らは、この未利用の水資源を利用して水素を生成する方法を見つけることに着手しました。
彼らの装置は、空気から水分を引き出すことができる吸水性液体に浸したスポンジを収容する水収穫ユニットで構成されています。 このリザーバーの両側には、あらゆる再生可能エネルギー源から電力を供給できる電極があります。 回路に電流が流れると、水は電気分解によって酸素原子と水素原子に分解され、ガスとして回収されます。
チームは、デバイスが 12 日間連続して効率的に動作し、純度 99% の水素を生成できることを示しました。 さらに、デバイスは XNUMX% という低い相対湿度でも動作し続けます。
その現実世界での可能性をテストするために、チームは 745 つの電解槽を並列に装備し、ソーラー パネルで電力を供給される屋外に配置しました。 このセットアップでは、197 平方メートルあたり XNUMX 日平均 XNUMX リットル (XNUMX ガロン) の水素を生成することができました。
これは、従来の水供給電解槽が同様の環境条件下で生成する量の約半分です、と国際エネルギー機関のサイモン・ベネットは述べています。 言われ ニュー·サイエンティスト, 湿度で動作するデバイスには悪くありません。
水素燃料が直面している主要な問題は、それを配布するためのインフラストラクチャが、今日の化石燃料に使用されているものとは大きく異なり、多くの場合、高圧および極低温貯蔵さえも必要とするという事実です。 Liが指摘したように ニューズウィーク、水素をどこでも作ることができるこのようなデバイスは、生産を分散させるのに役立ち、これらの問題のいくつかを回避することができます.
しかし現時点では、グリーン水素の最大の障壁はコストです。 電解槽技術の価格が下がり、より効率的になるまでは、水素が希薄な空気から引き出されるかどうかにかかわらず、従来の燃料と競合する可能性は低い.
