Der weltweit erste Direktluftelektrolyseur erzeugt Wasserstoff aus Feuchtigkeit

Australische Forscher haben eine Möglichkeit entwickelt und getestet, Wasserstoff überall auf der Erde direkt aus der Luft zu elektrolysieren, ohne dass eine andere Süßwasserquelle erforderlich ist. Der Direct Air Electrolyzer (DAE) nimmt Luftfeuchtigkeit auf und wandelt sie um – sogar bis zu „knochentrockenen“ 4 % Luftfeuchtigkeit.

Eine solche Maschine könnte besonders für ein Land wie Australien von Bedeutung sein, das Ambitionen als Exporteur sauberer Energie hat und über ein enormes Solarenergiepotenzial verfügt – aber auch weit verbreitete Dürrebedingungen und begrenzten Zugang zu sauberem Wasser. Die Entkopplung der Wasserstoffproduktion von der Notwendigkeit einer Wasserversorgung könnte es ermöglichen, grünen Wasserstoff mehr oder weniger überall dort zu produzieren, wo er versendet werden kann – und da Wasserknappheit und Solarpotenzial oft Hand in Hand gehen, könnte sich dies für weite Teile Afrikas als Segen erweisen , Asien, Indien und auch der Nahe Osten.

Chemieingenieure der Universität Melbourne entwickelten ein, wie sie es nennen, einfaches Design: einen Elektrolyseur mit zwei flachen Platten, die als Anode und Kathode fungieren. Zwischen den beiden Platten befindet sich ein poröses Material – zum Beispiel Melaminschwamm oder gesinterter Glasschaum. Dieses Medium ist mit einer hygroskopischen Ionenlösung getränkt – einer Chemikalie, die spontan Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen kann.

Schließen Sie es an eine Energiequelle an, setzen Sie es der Luft aus, und schon wird an der Kathode Wasserstoff und an der Anode Sauerstoff freigesetzt – ganz einfach. Die Forscher glauben, dass dies das erste Mal ist, dass Wasserstoff direkt aus der Luft gewonnen wird, und stellen fest, dass er bis zu einer Luftfeuchtigkeit von 4 % funktioniert, während selbst trockene Gebiete im Roten Zentrum Australiens wie Alice Springs tendenziell eine Luftfeuchtigkeit von etwa 20 % haben.

Die Forscher testeten verschiedene hygroskopische Flüssigkeiten, poröse Medien, Dicken und andere Parameter und erreichten schließlich einen Faraday-Wirkungsgrad von etwa 95 %. Angeschlossen an ein Solarpanel in Taschenbuchgröße stellte das Team fest, dass das DAE 3,7 Kubikmeter (131 cu ft) hochreinen Wasserstoff pro Tag und pro Quadratmeter (10,7 sq ft) Kathode erzeugen konnte.

Das Team beschreibt die Technologie als technisch und strukturell machbar und wartungsarm und sagt, dass die nächsten Schritte darin bestehen, sie unter verschiedenen rauen Bedingungen und Temperaturen zu testen und stark zu skalieren.

„Wir sind dabei, das DAE zu vergrößern, von einem fünfschichtigen Stapel auf einen Quadratmeter, dann auf 10 Meter und so weiter“, sagt Dr. Kevin Gang Li, leitender Forscher des Papiers. „Und wir können im Labor ein trockenes Klima simulieren, aber das ist keine echte Wüste. Also wollen wir es nach Alice Springs bringen und ein paar Wochen dort verbringen, um zu sehen, wie es läuft.“

Die Forschung ist Open Access in der Zeitschrift Nature Communications.

Quelle: Universität Melbourne