04/02/2012 - Salzwasser, eine Lösung zur Herstellung von Wasserstoff

Menéame

Ein oder zwei Salzkörner sind alles, was Mikrobenzellen der Elektrolyse benötigen, um Wasserstoff aus Abwasser oder organischen Nebenprodukten zu erzeugen, ohne Kohlendioxid in die Atmosphäre zu bringen oder das Stromnetz zu nutzen, wie eine Forschung an der Universität Pennsylvania zeigt, die in der Zeitschrift "Proceedings of the National Academy of Sciences" veröffentlicht wurde.

"Dieses System könnte überall dort Wasserstoff erzeugen, wo Abwasser in der Nähe von Meerwasser ist," sagt Bruce E. Logan, Professor für Umwelttechnik, fügt hinzu, dass dieses System "keine Elektrizität und keinen Kohlenstoff verwendet. In diesem Zusammenhang betont er, dass es "eine unerschöpfliche Energiequelle" sei.

Bislang benötigten die elektromechanischen Zellen, die Wasserstoff erzeugen, Brennstoffzellen mit einem elektrischen Eingang. In der jüngsten Studie von Logan, in Zusammenarbeit mit Dr. Younggy Kim, ist der Unterschied zwischen Süßwasser und Meerwasser der Zusatz der zusätzlichen Energie, die für die Herstellung von Wasserstoff erforderlich ist.

Logan-Elektrolysezellen hatten zwischen 58 und 64 Prozent Effizienz und eine Produktion von 0,8 und 1,6 Kubikmeter Wasserstoff pro Kubikkilometer Flüssigkeit. Die Forscher schätzten, dass nur 1 Prozent der erzeugten Energie benötigt werden, um das Wasser durch das System zu pumpen.

Der Schlüssel zu diesen Mikrobenzellen ist die umgekehrte Elektrodialyse (RED), das Energie aus den ionischen Unterschieden zwischen Salzwasser und Süßwasser zieht. Ein RED-Stack wechselt die Ionenaustauschmembranen - positiv und negativ - und trägt damit zur elektrischen Produktion bei.

Die RED-Technologie zur Wasserhydrolysierung erfordert 1,8 Volt, was in der Praxis etwa 25 Batteriepaare erfordern würde. Die Kombination von RED-Technologie mit exoelektrogenen Bakterien - Bakterien, die organische Stoffe verbrauchen und einen elektrischen Strom erzeugen - reduzierte jedoch die Anzahl der RED-Batterien auf fünf Paare.

Vorherige Arbeiten an Mikroelektronikzellen zeigten, dass diese selbst etwa 0,3 Volt Strom erzeugen können, nicht aber die Menge von 0,414 Volt, die für die Wasserstofferzeugung in Brennstoffzellen erforderlich ist. Mit weniger als 0,2 Volt Strom ist es nun gelungen, Wasserstoff freizusetzen.

"Wir brauchen weit weniger als 1,8 Volt, um Wasser zu hydrolysieren. Die biologisch abbaubaren Flüssigkeiten und die Celluloserückstände sind reichlich vorhanden und dank Wasserstoff können wir Abwasser und Nebenprodukte entsorgen. Das könnte eine unerschöpfliche Energiequelle sein," so Logan abschließend.

Logan und Kim verwendeten Platin als Katalysator, aber sie stellten auch fest, dass die MolybdänsulfidMit einer Energieeffizienz von 51 Prozent war er ein weiterer guter Kandidat.
 

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