Prototyp nového zařízení na výrobu vodíku. Kredit: H. Dai, Yun Kuang, Michael Kenney.

Pomineme-li jeho zálibu ve vybuchování, tak je vodík geniálním palivem. Když ho spálíte, tak nevznikne žádný oxid uhličitý, nýbrž voda. Vychytané vodíkové technologie by tedy měly přispět ke zmírnění dopadů globálního oteplování. Sází na to řada odborníků. Taková scénář vyžaduje v zásadě jedinou věc, a to dostatek vodíku.

Chemik Hongjie Dai ze Stanfordu a jeho spolupracovníci objevili způsob, jak vyrábět vodík z normální mořské vody. Stačila jim k tomu solární energie, elektrody a voda ze Sanfranciského zálivu. Dosavadní technologie rozkladu vody na vodík a kyslík přitom obvykle vyžadují velmi čistou vodu. Taková voda je ovšem obvykle vzácná, a také drahá.

Hongjie Dai. Kredit: Stanford University.

Jak říká Dai, abychom mohli vodíkem pohánět města nebo auta, tak bychom museli mít tolik vodíku, že není moc představitelné ho vyrábět z čisté vody. Na řadě míst, jako je třeba Kalifornie, jsou rádi, že mají aspoň tolik čisté vody, kolik potřebují pro lidi, průmysl a zemědělství.

Jednoduše řečeno, technologie Daiova týmu používá k výrobě vodíku elektřinu, čili elektrolýzu. To je starý a jednoduchý postup, který využívá zdroj energie připojený přes dvě elektrody k vodě. Když takové zařízení spustí, tak se ve vodě objeví bublinky. Na katodě vzniká plynný vodík a na anodě zase kyslík.

S mořskou vodou je ale problém. Záporně nabité chloridové ionty z mořské soli mohou zkorodovat anodu a tím drasticky zkrátit životnost zařízení na výrobu vodíku. Dai a spol. proto hledali způsob, jak by mohli zabránit chloridovým iontům v jejich destruktivním počínání. Udělali to tak, že potáhli anody ve svém zařízení sofistikovaně uspořádanými vrstvami ze sloučenin niklu bohatými na záporné elektrické náboje. Tyto vrstvy pak během elektrolýzy odpuzují chloridové ionty a zpomalují korozi anody.

Stanford University.

Bez takových ochranných vrstev vydrží v mořské vodě anoda pro elektrolýzu asi jen 12 hodin. Pak se v podstatě rozpadne na prach. S ochrannými vrstvami týmu ze Stanfordu funguje anoda v mořské vodě více než 1 000 hodin. Další věc je, že kvůli korozi elektrod se při elektrolýze mořské vody doposud používal jen slabý elektrický proud. Dai a jeho tým dokázali využít při elektrolýze mnohem silnější proud než obvykle, což přispělo k rychlejší produkci vodíku z mořské vody. Podle Daie udělali rekord v síle proudu při elektrolýze vody.

Dai a jeho tým uskutečnili většinu experimentů v laboratoři, kde mohli regulovat množství elektřiny, které vstupovalo do systému. Postavili ale také prototyp, který jede na solární článek a vyrábí vodík a kyslík z mořské vody nabrané v Sanfranciském zálivu. Nová technologie by mohla mít velmi široké využití, které by sahalo daleko za výrobu vodíku. Mohla by například sloužit ponorkám nebo i potápěčům jako zdroj kyslíku bez nutnosti vynoření nad hladinu.

Video:  Hongjie Dai - Tech Talk: Energy Conversion & Storage

Literatura
Stanford University 18. 3. 2019, PNAS online 18. 3. 2019.