Nowy przepis na paliwo - puszki po napojach gazowanych, woda morska i kofeina
Inżynierowie MIT opracowali szybką i ekologiczną metodę produkcji paliwa wodorowego przy użyciu aluminium, wody morskiej i fusów po kawie.
Pamiętacie "Powrót do przyszłości", w którym Dr. Emmett Lathrop Brown zasilał silnik swojego wehikułu czasu za pomocą śmieci? Jesteśmy o krok bliżej tej wizji.
Inżynierowie z Massachusetts Institute of Technology (MIT) odkryli, że gdy aluminium z puszek po napojach gazowanych zostaje zmieszane z wodą morską, roztwór zaczyna bulgotać i naturalnie wytwarza wodór - gaz, który może być następnie używany do zasilania silnika lub ogniwa paliwowego bez generowania emisji dwutlenku węgla. Co więcej, tę prostą reakcję można przyspieszyć, dodając znany i lubiany środek pobudzający: kofeinę.
Kawa pobudza nie tylko ludzi
W badaniu opublikowanym w czasopiśmie Cell Reports Physical Science naukowcy wykazali, że mogą wytwarzać gaz wodorowy, wrzucając wstępnie obrobione, granulki aluminiowe wielkości kamyków do zlewki z przefiltrowaną wodą morską.
Aluminium jest za pomocą specjalnego stopu wstępnie obrabiane i oczyszczane do czystej postaci, która może reagować z wodą morską, wytwarzając wodór. Jony soli w wodzie morskiej mogą z kolei przyciągać i odzyskiwać stop, który może być ponownie wykorzystany do wytwarzania większej ilości wodoru w zrównoważonym cyklu.
Zespół odkrył, że reakcja między aluminium a wodą morską skutecznie wytwarza gaz wodorowy, choć powoli. Dla żartu wrzucili do mieszanki fusy po kawie i ku swojemu zaskoczeniu odkryli, że reakcja nabrała tempa.
Po prostu bawiliśmy się różnymi rzeczami w kuchni i odkryliśmy, że gdy dodaliśmy fusy po kawie do wody morskiej i wrzuciliśmy granulki aluminiowe, reakcja nastąpiła znacznie szybciej w porównaniu do samej wody morskiej
- podają naukowcy w komunikacie.
Więcej o paliwie przyszłości przeczytasz na Spider`s Web:
Tanie i czyste paliwo
Ostatecznie zespół odkrył, że niskie stężenie imidazolu - aktywnego składnika kofeiny - wystarczy, aby znacznie przyspieszyć reakcję, produkując taką samą ilość wodoru w ciągu zaledwie pięciu minut, w porównaniu do dwóch godzin bez dodatkowego stymulanta. Imidazol ma strukturę molekularną umożliwiającą przenikanie przez aluminium (umożliwiając materiałowi dalszą reakcję z wodą).
Naukowcy opracowują mały reaktor, który mógłby działać na statku morskim lub pojeździe podwodnym. Statek miałby zapas granulek aluminiowych (pozyskanych z recyklingu starych puszek po napojach gazowanych i innych produktów aluminiowych), a także niewielką ilość kofeiny.
Składniki te mogłyby być okresowo wtłaczane do reaktora, wraz z wodą morską, aby produkować wodór na żądanie. Wodór mógłby następnie zasilać silnik lub generować energię elektryczną. Badacze obliczyli, że taki reaktor, mieszczący około 18 kg granulek aluminiowych, mógłby zasilać niwielką łódź podwodną przez około 30 dni.
Jak oni na to wpadli?
Jedną z wad tankowania pojazdów wodorem jest to, że niektóre projekty wymagałyby, aby gaz był przewożony na pokładzie, jak tradycyjna benzyna w zbiorniku. To dość ryzykowne rozwiązanie, biorąc pod uwagę lotny potencjał wodoru.
Do dlatego zespół MIT szukał sposobów na zasilanie pojazdów wodorem bez konieczności ciągłego transportu samego gazu. Badacze znaleźli możliwe obejście tego problemu w aluminium - naturalnie występującym i stabilnym materiale, który w kontakcie z wodą ulega prostej reakcji chemicznej, w wyniku której powstaje wodór i ciepło.
Reakcja ta wiąże się jednak z pewnym paradoksem: podczas gdy aluminium może wytwarzać wodór, gdy miesza się z wodą, może to robić tylko w stanie czystym. W momencie, gdy aluminium spotyka się z tlenem, np. w powietrzu, powierzchnia natychmiast tworzy cienką, przypominającą tarczę warstwę tlenku, która zapobiega dalszym reakcjom. Ta bariera jest powodem, dla którego wodór nie wytrąca się natychmiast, gdy wrzucisz puszkę napoju gazowanego do wody.
Zespół odkrył, że może przebić się przez tę barierę i utrzymać reakcję z wodą, wstępnie przetwarzając aluminium niewielką ilością stopu rzadkich metali wykonanego z określonego stężenia galu i indu.
Stop służy jako "aktywator", usuwając wszelkie nagromadzenia tlenków i tworząc czystą powierzchnię aluminium, która może swobodnie reagować z wodą. Naukowcy stwierdzili w czasie testów, że zaledwie 1 gram tak przygotowanego aluminium wytworzył 1,3 litra wodoru.
Do działania systemu potrzebna będzie znaczna ilość galu i indu, który jest stosunkowo drogi i rzadki. Zespół odkrył jednak, że można odzyskać i ponownie wykorzystać gal ind przy użyciu roztworu jonów. Jony - atomy lub cząsteczki z ładunkiem elektrycznym - chronią stop metalu przed reakcją z wodą i pomagają mu wytrącić się w formie, którą można wydobyć i ponownie wykorzystać. Jony takie znajdują się naturalnie w wodzie morskiej, która stała się w ten sposób jednym ze składników nowego paliwa.
Naukowcy zapowiadają, że kolejnym krokiem jest wymyślenie, jak wykorzystać nowe reaktory w ciężarówkach, pociągach, a może i samolotach. Być może, zamiast przewożenia wody moglibyśmy wyodrębnić wodę z wilgoci otoczenia, aby wyprodukować wodór.
