Vätgas kommer sannolikt att spela en avgörande roll i våra ansträngningar att avvänja oss från fossila bränslen, men att göra det på ett miljövänligt sätt kräver enorma mängder vatten. Nu har forskare utvecklat en ny teknik som gör vätebränsle ur tomma luften även i det torraste klimatet.
Medan förnybar energi och batteriteknik gör stora framsteg när det gäller att minska koldioxidutsläppen i stora delar av kraft- och transportsektorerna, kan väte också vara en viktig del av energimixen. Det kan brännas precis som konventionella bränslen, men den enda biprodukten det släpper ut är vatten. Den har en anständig energitäthet, vilket gör den till en lovande lösning för applikationer med stränga viktkrav som flyg, och det kan också vara ett användbart sätt att lagra energi under längre perioder.
Men hur miljövänligt vätgasbränsle är beror mycket på hur det produceras. Idag är huvuddelen så kallat "grått väte", som är tillverkat av fossila bränslen och ger stora utsläpp av växthusgaser. För att väte ska bidra till avkolning måste vi övergå till "grönt väte" som produceras av elektrolysörer som delar upp vatten till väte och syre med förnybar energi.
En utmaning är att många av platserna med de bästa förnybara energikällorna brottas med vattenbrist. Men nu har forskare från University of Melbourne i Australien utvecklat en ny teknik som kan skapa vätebränsle av fukt som absorberas från luften. Dessutom fungerar det även om luftfuktigheten är lägre än den som finns i världens torraste öknar.
"Möjligheten att använda fukt från luft gör denna DAE [direkt luftelektrolysator]-modul användbar i avlägsna, torra och halvtorra miljöer där tillgången till färskvatten är ett stort problem," Gang Kevin Li berättade Newsweek. "De flesta områden på jorden med höga sol- och vindpotentialer saknar färskvatten."
Tillgång till vatten skulle vara ett stort problem om produktionen av grönt väte skulle skalas upp avsevärt. I en papper i Nature Communications, forskarna påpekar att mer än en tredjedel av planeten är torr eller halvtorr, och det finns en betydande överlappning mellan områden med vattenbrist och områden med störst sol- och vindkraftspotential.
Även i det torraste klimatet finns det dock en betydande mängd fukt i luften. Forskarna noterar att även på platser som Sahelöknen är den relativa luftfuktigheten fortfarande runt 20 procent i genomsnitt. Så de började hitta ett sätt att använda denna outnyttjade vattenresurs för att producera väte.
Deras enhet består av en vattenuppsamlingsenhet som rymmer en svamp indränkt i en vattenabsorberande vätska som kan dra fukt från luften. På vardera sidan av denna reservoar finns elektroder som kan drivas av vilken förnybar energikälla som helst. När en ström går genom kretsen delas vattnet via elektrolys till dess beståndsdelar syre- och väteatomer, som sedan kan samlas upp som gas.
Teamet visade att enheten kunde fungera effektivt i 12 dagar i följd och producerade väte med 99 procent renhet. Dessutom fortsätter enheten att arbeta i relativ luftfuktighet så låg som fyra procent.
För att testa dess verkliga potential riggade teamet upp fem elektrolysörer parallellt och placerade dem utanför, där de drevs av en solpanel. Installationen kunde producera i genomsnitt 745 liter (197 gallon) väte per kvadratmeter och dag.
Det är ungefär hälften av den mängd en konventionell, vattenmatad elektrolysator skulle producera under liknande miljöförhållanden, säger Simon Bennett från International Energy Agency berättade New Scientist, men inte illa för en enhet som körs på fukt.
En stor fråga för vätgasbränsle är det faktum att infrastrukturen för att distribuera det skiljer sig mycket från den som används för dagens fossila bränslen, och kräver ofta högt tryck och till och med kryogen lagring. Som Li påpekade Newsweek, en enhet som denna som gör att väte kan tillverkas var som helst kan hjälpa till att distribuera produktionen, vilket kan komma runt några av dessa problem.
För närvarande är dock den största barriären för grönt väte kostnaden. Tills elektrolystekniken sjunker i pris och blir effektivare är det osannolikt att väte kommer att konkurrera med traditionella bränslen, oavsett om det hämtas från tomma intet eller inte.
Image Credit: Gerd Altmann från Pixabay
