Istraživači sa Sveučilišta UCLA osmislili su napredni uređaj pomoću kojeg bi automobili pogonjeni vodikovim ćelijama mogli postati dostupniji široj potrošačkoj bazi.

Istraživači na svjetski poznatom Sveučilištu UCLA (University of California Los Angels) osmislili su napredni uređaj koji se koristi elektromagnetskim zračenjem obližnjega žutog patuljka kojega odmila zovemo Suncem, kako bi jeftino i učinkovito proizveli i uskladištili energiju.

Ona se zatim može rabiti u razne svrhe – od napajanja elektroničkih naprava do proizvodnje goriva za vodikove ćelije – taj sveti Gral za tvorce ekološki prihvatljivih vozila.

Kako funkcioniraju vodikove ćelije?

Vodikove ćelije funkcioniraju tako što se voda najprije elektrolizom – dakle, uz utrošak energije – razloži na vodik i kisik, a onda se sagorijevanjem vodika, dakle – njegovim ponovnim spajanjem s kisikom, stvara energija koja pokreće motor.

Nusprodukt izgaranja vodika je najprihvatljivija emisija svih vremena. Naime, kad se vodik izgaranjem spoji s kisikom nastaje vodikov dioksid – u narodu poznatiji kao voda.

Dakle – vodikovim ćelijama na izlaznom kraju, umjesto otrovnog plina, kao kod klasičnih motora s unutrašnjim sagorijevanjem, izlazi eliksir života koji bez bojazni možete popiti.

Stvar je u odabiru katalizatora

Po čemu to uređaj koji su smislili na UCLA-u pospješuje proces?

Stvar je u odabiru katalizatora. Naime, dosad su se pri proizvodnji vodikova goriva rabili platina i drugi dragocjeni metali. Sve to ova je inovativna ekipa odlučila promijeniti. Umjesto plemenitih kovina uspjeli su se s istim ishodom okoristiti znatno dostupnijim, čitaj, jeftinijim materijalima poput nikla, željeza i kobalta.

Replika uređaja (Copyright – Reed Hutchinson/UCLA )

Rezultat rada znanstvenika je naprava koja bi mogla auta pogonjena vodikovim ćelijama učiniti dostupnima mnogo široj potrošačkoj bazi.

– Vodik je savršeno gorivo za vozila. To je najčišća tehnologija koju poznajemo, jeftina je i u biosferu ne ispušta ništa osim vode – pojašnjava Richard Kaner, glavni autor studije, inače jedan od najcjenjenijih profesora kemije i biokemije na UCLA-u.

– Ovo što smo postigli moglo bi dramatično sniziti troškove automobila pogonjenih vodikom – ističe Kaner.

Nova tehnologija primjenjiva na više razina

Nova tehnologija, opisana u članku objavljenom u The Journal of Energy Storage Materials, mogla bi se pokazati izuzetno korisnom u ruralnim područjima ili tijekom vojnih operacija u kojima se mora djelovati na dalekim, izoliranim područjima.

Ljudima je gorivo potrebno kako bi se mogli koristiti vozilima, a treba im i električna energija, kako bi im na raspolaganju bili razni uređaji. Sad u tu svrhu imamo jednu jedinu napravu koja može zadovoljiti obje potrebe.

Rješenje bi moglo biti primjenjivo i u velikim gradovima, koji imaju potrebu uskladištiti višak električne energije iz mreže.

– Onog trenutka kad možete lako pretvoriti energiju u zalihu vodika, lako vam ju je uskladištiti koliko god vam je potrebno – objašnjava Kaner, koji je, uza sve ostale titule još i član Kalifornijskog Instituta za nanosustave pri UCLA-u.

Proizvodnja vodikovog goriva na ekološki način

Tradicionalne vodikove ćelije i superkapacitori imaju dvije elektrode: pozitivnu i negativnu. Uređaj razvijen pri UCLA-u razlikuje se po tome što ima i treću, koja se ponaša kao superkapacitor, koji skladišti energiju, ali i kao naprava koja elektrolizom razlaže vodu na vodik i kisik.

Sve tri elektrode spojene su na jednu jedinu solarnu ćeliju koja napaja cijeli sustav, a električna energija koju solarna ćelija proizvede može se uskladištiti na dva načina – elektrokemijski u superkapacitoru ili kemijski, kao vodik.

– Sustav predstavlja napredak zbog još jednog razloga – proizvodi vodikovo gorivo na ekološki prihvatljiv način. Naime, trenutačno 95 posto proizvodnje vodika otpada na dobivanje tog elementa iz fosilnih goriva poput prirodnog plina, a taj proces oslobađa velike količine ugljikova dioksida u atmosferu – objašnjava Maher El-Kady, koautor istraživanja.

– Vodikova energija nije “zelena” ako se on ne proizvodi iz obnovljivih izvora – ukazuje El-Kady na često zanemaren aspekt električnih ili vodikovih vozila.

– Uporaba solarnih ćelija i elemenata koje u prirodi nalazimo u izobilju kako bismo razbili vodu na vodik i kisik ima izniman potencijal u smjeru redukcije troškova proizvodnje vodika. Taj pristup će na kraju zamijeniti postojeću metodu, koja se oslanja na fosilna goriva i time u velikoj mjeri pobija svrhu vlastita postojanja.

Dizajn na nano razini

– To što smo suprekapacitor i tehnologiju elektrolize vode smjestili u jedinstvenu napravu, napredak je sličan onome kad su telefoniranje, surfanje Internetom i kamera prvi put integrirani u pametni telefon – smatra Kaner.

Nova tehnologija na kraju će dovesti do potpuno novih primjena, koje u ovom trenutku ne mogu predvidjeti ni sami njezini tvorci.

Istraživači su spomenute elektrode dizajnirali na nano razini – tisuću puta manjoj od debljine ljudske vlasi – kako bi osigurali maksimalnu površinu izloženu vodi.

To značajno povećava količinu vodika koju sustav može proizvesti, skladišteći pritom više energije u superkapacitoru. Iako uređaj može stati na dlan, lako će biti konstruirati veće verzije, jer komponente su prilično jeftine.

– Da bi automobili na vodik ušli u široku uporabu potrebna nam je tehnologija koja na siguran način skladišti goleme količine vodika pri normalnom tlaku i temperaturi, umjesto cilindara pod pritiskom, kakvima se trenutačno koristimo – objašnjava Mir Mousavi, koautor članka i professor kemije na iranskom Sveučilištu Tarbiat Modares, odakle dolaze još trojica koautora studije.

I neka onda netko kaže da Iran i Sjedinjene Američke Države ne mogu surađivati na dobrobit čovječanstva.