Китайські науковці розробили сонячну систему, що виробляє екологічно чистий водень безпосередньо з повітряної вологи в умовах низької вологості.
Водень вважається стратегічним енергоносієм майбутнього через відсутність викидів під час його використання. Проте його сталі способи виробництва стикаються з низкою обмежень, зокрема високою потребою у чистій воді. Саме це обмежує впровадження водневих технологій у регіонах із водним дефіцитом. Нова система долає ці бар’єри, використовуючи замість рідкої води вологу повітря.
Розроблена система поєднує дві технології: збір атмосферної вологи (AWH) і електроліз із протонообмінною мембраною (PEMWE). PEMWE — це один з найбільш ефективних методів отримання “зеленого” водню, який забезпечує високу чистоту продукту. Однак традиційно він потребує значного об’єму очищеної води, що ускладнює його застосування в посушливих умовах. Інтеграція AWH дозволяє уникнути цього обмеження, відкриваючи шлях до автономного водневого виробництва.
Для збору води з повітря дослідники застосували спеціальний ієрархічно пористий вуглецевий матеріал. Цей матеріал виготовляється через шаблонний синтез та подальшу термічну обробку для підвищення гігроскопічності. Поглинута волога випаровується під дією сонячного тепла і спрямовується в електролізер. Як результат, система може функціонувати повністю автономно, лише за рахунок сонячної енергії та атмосферної вологи.
У лабораторних умовах система показала стабільну ефективність навіть при вологості повітря лише 20%. За умов вологості 40% було досягнуто рівня виробництва водню на рівні 300 мл на годину. Це означає, що навіть у пустельних зонах можлива генерація “зеленого” водню без шкоди для водних ресурсів. “Ми довели, що система здатна працювати без деградації впродовж тривалого часу”, — наголосив один з авторів дослідження.
Польові випробування підтвердили життєздатність концепції поза лабораторією. Без жодного підключення до зовнішніх джерел енергії або водопостачання система виробляє водень із нульовими викидами. Це перетворює її на чисту та стійку технологію для регіонів із обмеженими ресурсами. Такий підхід може стати основою для нової інфраструктури енергетичної безпеки у віддалених або посушливих зонах.
Дослідницький проєкт підтримано Національним фондом природничих наук Китаю та Програмою спільних інновацій Хефейського наукового центру. Команда сподівається, що розробка надихне інші країни шукати альтернативні джерела водню. “Ми бачимо величезний потенціал у масштабуванні цієї технології на глобальному рівні”, — заявив професор Хуацзе.