Specjaliści z Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie opracowali prototyp elektrolizera o nazwie ZUT-olizer, który wykorzystuje odpady chemiczne zamiast drogich metali szlachetnych. Urządzenie umożliwia wydajną produkcję wodoru i tlenu z wody, stanowiąc przełom w technologii elektrolizy.
Nowatorskie podejście do elektrokatalizatorów
Zespół badaczy z Wydziału Technologii i Inżynierii Chemicznej oraz Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki ZUT przez kilka lat pracował nad alternatywą dla platyny i innych rzadkich metali stosowanych w tradycyjnych elektrolizerach. W wyniku badań naukowcy znaleźli rozwiązanie w postaci soli żelaza pochodzących z odpadów poprodukcyjnych.
„Dzięki interdyscyplinarnemu podejściu zaprojektowaliśmy wytrzymałą konstrukcję, a jako katalizatory wykorzystaliśmy materiały odpadowe. Otrzymaliśmy wyższą efektywność niż komercyjne rozwiązania oparte na platynie, irydzie czy rutenie” – powiedziała prof. Ewa Mijowska, kierownik katedry fizykochemii i nanomateriałów na ZUT.
Przełomowa technologia wytwarzania wodoru
Badacze podkreślają, że na rynku elektrolizery opierają się na tzw. materiałach krytycznych, których zasoby są ograniczone, a koszty wysokie. Nowa metoda opracowana w Szczecinie bazuje na odpadowych materiałach bogatych w żelazo, które po odpowiedniej obróbce okazały się skutecznymi katalizatorami.
„Kolokwialnie mówiąc, podjęliśmy misję przeszukiwania śmieci, wytwarzanych przez różne fabryki chemiczne, w celu poszukiwania równie wydajnych albo wydajniejszych materiałów, które będą generowały wodór” – wyjaśniła prof. Mijowska.
ZUT-olizer pozwala na wydajność porównywalną z komercyjnymi elektrolizerami. Urządzenie wytwarza 0,6 litra wodoru na minutę przy zasilaniu z sieci o mocy do 3 kW. Można je także dostosować do odnawialnych źródeł energii, takich jak fotowoltaika czy turbiny wiatrowe.
Innowacje w konstrukcji urządzenia
Prace nad ZUT-olizerem obejmowały również optymalizację konstrukcji i techniczne usprawnienia. Kluczową rolę odegrały badania nad komputerową analizą mechaniki płynów, które umożliwiły optymalizację przepływu przez elektrolizer. Z kolei zastosowanie lasera do modyfikacji membrany PEM pozwoliło na skuteczniejsze przyleganie katalizatora do powierzchni.
„Powolutku zaczynamy modelować i efektywność jest zwiększana” – zaznaczył prof. Piotr Pawełko, kierownik katedry mechatroniki na ZUT. Dzięki temu możliwe stało się przejście ze skali laboratoryjnej do wersji gotowej do wdrożenia.
Potencjalne zastosowania i przyszłość technologii
ZUT-olizer może znaleźć zastosowanie w wielu sektorach przemysłu, szczególnie tam, gdzie kluczowe jest ekologiczne wytwarzanie wodoru. Naukowcy podkreślają, że ich wynalazek otwiera nowe możliwości dla rozwoju zrównoważonej energetyki.
„Łatwo jest połączyć nasz elektrolizer z odnawialnymi źródłami energii, takimi jak fotowoltaika czy turbiny wiatrowe, aby ten elektrolizer był w stu procentach ekologiczny. Żeby nie generować przy tym żadnych szkodliwych gazów” – podsumowała dr inż. Klaudia Maślana z katedry fizykochemii i nanomateriałów.
Prace nad urządzeniem są już na etapie wdrożeniowym, co oznacza, że wkrótce może ono trafić do produkcji na szerszą skalę, przynosząc korzyści zarówno dla przemysłu, jak i środowiska.
Źródło informacji Nauka w Polsce
