Princeton Üniversitesi'nden bir ekip, ultra saf su yerine geri kazanılmış atık su kullanarak elektroliz yoluyla yeşil hidrojen üretmenin sürdürülebilir bir yolunu bularak, hidrojen yakıt üretiminde ihtiyaç duyulan temiz suyun yüksek maliyetini ve çevresel stresini azaltıyor.
Çalışmanın kıdemli yazarı ve inşaat ve çevre mühendisliği profesörü olan Z. Jason Ren, "Hidrojen altyapısı genellikle yerel tatlı su kullanımıyla rekabet ediyor" dedi. Ancak her kasabanın bir atık su arıtma tesisi olduğu için, bu durumun hidrojen ekonomisi için oldukça dağıtılmış bir su kaynağı sunduğunu sözlerine ekledi.
KİREÇLENME SORUNUYDU
Yeşil hidrojen, yenilenebilir elektrik kullanılarak suyun elektroliz yoluyla hidrojen ve oksijene ayrıştırılmasıyla üretilir. Bu işlem, diğer yöntemlere göre çok daha düşük karbon emisyonu sağlar. Ancak bu süreç, elektrolizörün içindeki özel membranın kirliliklerden zarar görmesini önlemek için genellikle pahalı ultra saf su gerektirir.
Musluk suyu yerine "geri kazanılmış atık su" (yani içme amaçlı olmayan kullanımlar için uygun arıtılmış su) kullanarak maliyetli su arıtma sürecini atlatma çabaları daha önce denenmiş ancak kısa sürede başarısızlıkla sonuçlanmıştı.
Princeton ekibi, önceki denemelerin, atık sudaki kalsiyum ve magnezyum iyonlarının (kireç oluşturan yaygın mineraller) elektrolizördeki proton değişim membranına yapışması nedeniyle başarısız olduğunu tespit etti. Bu durum, iyon taşınımını engelliyor ve performansta hızlı bir düşüşe yol açıyordu.
SÜLFÜRİK ASİT ÇÖZÜMÜ
Princeton ekibi, bu sorunu geri kazanılan atık suyu sülfürik asitle asitlendirerek çözdü. Bu tampon, sorunlu kalsiyum ve magnezyum iyonlarıyla rekabet eden zengin bir proton kaynağı görevi görüyor. Bu adım, membran boyunca iyon iletkenliğini başarıyla koruyor ve sistem arızası olmadan 300 saatten fazla sürekli hidrojen üretimine olanak sağlıyor.
Profesör Ren, tüm bu iyonları uzaklaştırmanın pahalı bir iş olduğunu belirterek, "Şimdi, suyu biraz asitlendirip ardından elektrolizöre iyon içeren su ekleyebiliyorsunuz ve bu, görünürde hiçbir sorun olmadan uzun süre dayanıyor," açıklamasını yaptı.
MALİYETLER DÜŞÜYOR
Kullanılan asit sürekli olarak yeniden dolaşıma sokulduğu için sistemden asla ayrılmıyor; bu da hem çevresel faydalar hem de maliyet tasarrufu sağlıyor. Araştırma sonuçlarına göre, arıtılmış su yerine geri kazanılmış atık su kullanma seçeneği, hidrojen üretimi için su arıtma maliyetini yaklaşık yüzde 47 oranında, enerji maliyetini ise yaklaşık yüzde 62 oranında azaltabilir.
Ekip şu anda yaklaşımı daha geniş bir ölçekte ve önceden arıtılmış deniz suyuyla test etmek için endüstri ortaklarıyla birlikte çalışıyor. Araştırma, çelik ve gübre üretimi gibi elektriklendirilmesi zor sektörlerde karbon emisyonlarını azaltmak için hidrojenin uygulanabilir hale getirilmesine doğru önemli bir ilerleme kaydediyor.
