Просте і надійне пристрій, розроблений дослідниками з Швейцарського федерального політехнічного університету Лозанни (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL), дозволить реалізувати виробництво водневого палива з води за нижчою вартістю, ніж це було можливо до останнього часу. У розробленій швейцарськими дослідниками технології електролізу не використовується розміщені між електродами дорогих іонних мембран, крім цього, вона володіє деякими іншими перевагами в порівнянні зі звичайними технологіями електролізу.
Протягом досить довго часу вчені б’ються над завданням заміни викопних видів палива воднем. Оскільки водень при згоранні не виділяє нічого, крім чистої води, він є ідеальним паливом для екологічно чистого транспорту і ідеальним засобом для проміжного зберігання енергії, одержуваної від поновлюваних джерел, таких, як Сонце і вітер. Однак, виробництво водню, що полягає у розщепленні молекул води на водень і кисень під впливом електричної енергії, залишається як і раніше вкрай дорогим і не здатним конкурувати зі звичайним паливом та іншими джерелами енергії.
Група з EPFL, очолювана професором Деметри Псальтісом (Demetri Psaltis), розробила технологію універсального і спрощеного процесу електролізу води. Граючи з балансом між механічними силами, електричними силами і силами поверхневого натягу, дослідники позбулися необхідності використання іонних мембран, які поділяють електроди в звичайних електролізних системах.
Електричний струм у електролізної осередку тече від катода до анода. Цей струм і вплив каталізаторів змушують молекули води розщеплюватися на кисень і водень. Для того, щоб перешкодити змішування цих газів і утворення вибухонебезпечної гримучої суміші, між електродами встановлюють полімерні мембрани, які проводять іонний електричний струм і виготовлені з матеріалу під назвою нафіон (Nafion). Такі мембрани самі по собі досить дорогі, мають обмежений термін служби і працюють в розчинах з високою кислотністю, що звужує коло використовуваних каталізаторів.
Щоб позбутися від обмежень, пов’язаних з необхідністю використання іонних мембран, вчені розмістили електроди на відстані декількох сотень мікрометрів один від одного, перетворивши електролізну осередок в Мікропотоковая пристрій. Коли рідина в такому пристрої переміщається зі швидкістю, що перевищує певний межа, гази, водень і кисень, виділяються в протилежних напрямках за рахунок ефекту Сержа-Сільберберга (Segre-Silberberg effect), розділяючись без усякої мембрани.
Така конструкція електролізної осередку дозволить створити пристрої-електролізери , здатні працювати з будь-якими типами рідких електролітів і з будь-якими каталізаторами, які паче не будуть піддаватися ризику їх пошкодження при роботі в надзвичайно кислому середовищі. Така універсальність неможлива у звичайних системах, в яких нормально працюють тільки каталізатори на основі благородних металів, таких як платина.
“Наш пристрій має потенціал для різкого збільшення ефективності по відношенню до інших методів розщеплення води, в яких використовуються іонні мембрани” – розповідає Мохаммад Хашемі ( Mohammad Hashemi), один з дослідників, – “Крім цього, загальна ефективність розщеплення води збільшується за рахунок відсутності іонної мембрани, яка обмежує іонну провідність електроліту і виступає в ролі паразитного електричного опору”.
В даний час дослідницька група працює, розробляючи таку конструкції нових електролізних осередків, яка одночасно забезпечить ще більшу ефективність процесу розщеплення і буде придатною для умов масового виробництва.
