לפי קבוצת חוקרים מאוניברסיטת פנסילבניה, כוחם של השמש, הרוח והים עשויים להתאחד בקרוב כדי לייצר דלק מימן ידידותי לסביבה. הצוות שילב טכנולוגיית טיהור מים בפרויקט ניסיוני חדש אלקטרוליזר מי ים, שמשתמש בזרם חשמלי כדי להפריד בין מימן וחמצן במולקולות מים.
לדברי ברוס לוגן, פרופסור להנדסת סביבה באוניברסיטת קאפה ואוון פו, השיטה החדשה הזו של "פיצול מי ים" יכולה להקל על ההמרה של אנרגיית רוח ושמש לדלקים שניתן לאחסן וניידים.
"מימן הוא דלק נהדר, אבל אתה חייב להשיג אותו," אמר לוגן. - הדרך בת הקיימא היחידה לעשות זאת היא להשתמש באנרגיה מתחדשת ולהפיק אותה ממים. אתה גם צריך להשתמש במים שאנשים לא רוצים להשתמש בהם למטרות אחרות, ואלה יהיו מי ים. אז הגביע הקדוש של ייצור המימן היה צריך לשלב מי ים, רוח ואנרגיית שמש שנמצאו בסביבות החוף והים".
למרות שפע מי הים, לרוב לא משתמשים בהם להפרדת מים. אם המים אינם מותפלים לפני הזנתם לאלקטרוליזר – שלב נוסף יקר – יוני הכלור במי הים הופכים לגז כלור רעיל, אשר הורס את הציוד ומחלחל לסביבה.
כדי למנוע זאת, החוקרים הכניסו קרום דק, חדיר למחצה שנועד במקור לטיהור מים בטיפול אוסמוזה הפוכה (RO). קרום האוסמוזה ההפוכה החליפה את קרום חילופי היונים הנפוץ במכשירי אלקטרוליז.
"הרעיון מאחורי אוסמוזה הפוכה הוא שאתה מפעיל לחץ ממש גבוה על המים, דוחף אותם דרך הממברנה ושומר את יוני הכלור מאחור", אמר לוגן.
באלקטרוליזר, מי הים לא ידחפו עוד דרך קרום האוסמוזה ההפוכה, אלא יישמרו על ידו. הממברנה משמשת להפרדת תגובות המתרחשות ליד שתי אלקטרודות שקועות - אנודה טעינה חיובית וקתודה בעלת מטען שלילי - המחוברות למקור מתח חיצוני. כאשר הכוח מופעל, מולקולות מים מתחילות להתפצל באנודה, משחררות יוני מימן זעירים הנקראים פרוטונים ויוצרות גז חמצן. לאחר מכן הפרוטונים עוברים דרך הממברנה ומתאחדים עם אלקטרונים בקתודה ליצירת גז מימן.
כאשר מותקנת קרום אוסמוזה הפוכה, מי הים נשארים בצד הקתודה ויוני הכלור גדולים מכדי לעבור דרך הממברנה ולהגיע לאנודה, ומונעים היווצרות גז כלור.
אבל בפיצול מים, כפי שציין לוגן, מלחים אחרים מומסים במים במכוון כדי להפוך אותם למוליכים. קרום חילופי היונים, המסנן יונים על ידי מטען חשמלי, מאפשר ליוני מלח לעבור דרכו. אין קרום אוסמוזה הפוכה.
מכיוון שתנועתם של יונים גדולים יותר מוגבלת על ידי ממברנת ה-RO, החוקרים היו צריכים לבדוק אם הפרוטונים הזעירים הנעים דרך הנקבוביות מספיקים כדי לשמור על זרם חשמלי גבוה.
בסדרת ניסויים, החוקרים בדקו שני ממברנות אוסמוזה הפוכה זמינות מסחרית ושתי ממברנות חילופי קטונים, סוג של קרום חילופי יונים המאפשר תנועה של כל היונים הטעונים חיובית במערכת. כל אחד מהם נבדק על עמידות הממברנה לתנועת יונים. כמו כן חושבה כמות האנרגיה הדרושה להשלמת התגובות, נוטרה היווצרות של מימן וחמצן גזי, נותחה האינטראקציה עם יוני כלור ונזק לממברנה.
החוקרים קיבלו לאחרונה מענק של 300 דולר מהקרן הלאומית למדע (NSF) להמשך מחקר על אלקטרוליזה של מי ים. לוגאן מקווה שהמחקר שלהם ימלא תפקיד מכריע בהפחתת פליטת פחמן דו חמצני ברחבי העולם.
קרא גם: