Hydrogen vil sannsynligvis spille en avgjørende rolle i vår innsats for å avvenne oss fra fossilt brensel, men å gjøre det på en miljøvennlig måte krever enorme mengder vann. Nå har forskere utviklet en ny teknikk som lager hydrogendrivstoff ut av løse luften i selv det tørreste klimaet.
Mens fornybar energi og batteriteknologi gjør store fremskritt i å avkarbonisere store deler av kraft- og transportsektoren, kan hydrogen også være en viktig del av energimiksen. Det kan brennes akkurat som konvensjonelt drivstoff, men det eneste biproduktet det frigjør er vann. Den har anstendig energitetthet, noe som gjør den til en lovende løsning for applikasjoner med strenge vektkrav som luftfart, og det kan også være en nyttig måte å lagre energi over lengre perioder.
Men hvor miljøvennlig hydrogendrivstoff er, avhenger mye av hvordan det produseres. I dag er hovedtyngden såkalt "grå hydrogen", som er laget av fossilt brensel og gir betydelige klimagassutslipp. For at hydrogen skal bidra til avkarbonisering, må vi gå over til "grønt hydrogen" produsert av elektrolysatorer som deler vann til hydrogen og oksygen ved hjelp av fornybar energi.
En utfordring er at mange av stedene med de beste fornybare energikildene sliter med vannmangel. Men nå har forskere fra University of Melbourne i Australia utviklet en ny teknikk som er i stand til å lage hydrogendrivstoff av fuktighet som absorberes fra luften. Dessuten fungerer det selv om luftfuktigheten er under den som finnes i verdens tørreste ørkener.
"Evnen til å bruke fuktighet fra luft gjør denne DAE [direkte luftelektrolysator]-modulen anvendelig i avsidesliggende, tørre og halvtørre miljøer hvor tilgangen til ferskvann er et stort problem," Gang Kevin Li fortalte Newsweek. "De fleste områder på jorden med høyt sol- og vindpotensial mangler ferskvann."
Tilgang til vann vil være en stor bekymring dersom produksjonen av grønt hydrogen skal skaleres betydelig opp. I en papir inn Nature Communications, forskerne påpeker at mer enn en tredjedel av planeten er tørr eller halvtørr, og det er en betydelig overlapping mellom områder med vannknapphet og områder med størst sol- og vindkraftpotensial.
Selv i det tørreste klimaet er det imidlertid en betydelig mengde fuktighet i luften. Forskerne bemerker at selv på steder som Sahel-ørkenen er den relative luftfuktigheten fortsatt rundt 20 prosent i gjennomsnitt. Så de begynte å finne en måte å bruke denne uutnyttede vannressursen til å produsere hydrogen.
Enheten deres består av en vanninnsamlingsenhet som rommer en svamp fuktet i en vannabsorberende væske som kan trekke fuktighet fra luften. På hver side av dette reservoaret er det elektroder som kan drives av enhver fornybar energikilde. Når en strøm går gjennom kretsen, spaltes vannet via elektrolyse til dets oksygen- og hydrogenatomer, som deretter kan samles opp som gass.
Teamet viste at enheten kunne kjøre effektivt i 12 dager på rad og produserte hydrogen med 99 prosent renhet. Dessuten fortsetter enheten å fungere i relativ luftfuktighet så lavt som fire prosent.
For å teste potensialet i den virkelige verden rigget teamet opp fem elektrolysatorer parallelt og plasserte dem utenfor, hvor de ble drevet av et solcellepanel. Oppsettet var i stand til å produsere et gjennomsnitt på 745 liter (197 gallons) hydrogen per kvadratmeter per dag.
Det er omtrent halvparten av mengden en konvensjonell, vannmatet elektrolysator ville produsere under lignende miljøforhold, Simon Bennett fra International Energy Agency fortalte New Scientist, men ikke dårlig for en enhet som kjører på fuktighet.
Et stort problem for hydrogendrivstoff er det faktum at infrastrukturen for å distribuere det er veldig forskjellig fra den som brukes for dagens fossile brensler, og krever ofte høyt trykk og til og med kryogen lagring. Som Li påpekte Newsweek, en enhet som dette som gjør at hydrogen kan lages hvor som helst, kan bidra til å distribuere produksjonen, noe som kan komme rundt noen av disse problemene.
For øyeblikket er imidlertid kostnaden den største barrieren for grønt hydrogen. Inntil elektrolyseteknologi kommer ned i pris og blir mer effektiv, er det lite sannsynlig at hydrogen vil konkurrere med tradisjonelle drivstoff, enten det er hentet fra løse luften eller ikke.
Bilde Credit: Gerd Altmann fra Pixabay
