Két legyet is üthetnek egycsapásra a University of Delaware mérnökei, akik sikeresen demonstrálták, hogy egy újonnan kifejlesztett eljárás segítségével a levegő szén-dioxid tartalmának 99 százalékát sikerült megkötniük. A hidrogénalapú elektrokémiai módszer ahhoz is hozzájárulhat, hogy a mai üzemanyagcellák helyett zöldebb, a környezetet még kevésbé terhelő változatokat lehessen fejleszteni - írja a Science Daily.
Az üzemanyagcellák lényege, hogy a különféle vegyi anyagok formájában tárolt energiát elektromos árammá alakítsák át. A technológiát már ma is használják zéróemissziós járművekben, de a megoldás még nagyon gyerekcipőben jár. Korábban a Zöld Pályán is írtunk róla, hogy milyen előnyei vannak a hidrogénhajtásnak.
A szén-dioxid megkötésére alkalmas megoldás az autók mellett repülőgépeken, de akár űrhajókon is használható lehet (Fotó: Unsplash/Matt Boitor)
A mostani felfedezés lényege egy úgynevezett hidroxidcserélő membránnal (hydroxide exchange membrane - HEM) ellátott üzemanyagcella, amelyek eddig is léteztek ugyan, azonban volt egy komoly hátrányuk: nagyon érzékenyek a levegőben lévő szén-dioxidra. Egyszerűen mondva olyan, mintha a HEM-üzemanyagcellák nem tudnának "lélegezni", ha túl magas a szén-dioxid aránya a levegőben, ez pedig jelentősen lecsökkenti a cellák teljesítményét, így azok hatékonysága a belső égésű motorok szintjére csökken.
Yushan Yan professzor, az egyetem kutatócsoportjának vezetője, munkatársaival együtt már több mint 15 éve kereste a megoldást erre a problémára és rájöttek, hogy a hátrányból előnyt lehet kovácsolni, ha a levegő szén-dioxid-tartalmának kiszűrése a cél.
"Miután alaposabban megvizsgáltuk a HEM működési mechanizmusát, rájöttünk, hogy az üzemanyagcellák szinte minden szén-dioxid-molekulát képesek begyűjteni a levegőből" - mutatott rá Brian Setzler adjunktus.
Ez természetesen nem segít az üzemanyagcella működésében, aoznban a kutatók rájöttek, hogy ha egy különálló eszközt beiktatnak a HEM-cella elé, rendkívül hatékony szén-dioxid-szűrőt kapnak.
"Kiderült, hogy nagyon hatékony a megközelítésünk nagzon hatékony" - tette hozzá Yan. "Már első alkalommal képesek vagyunk kiszűrni a szén-dioxid 99 százalékát."
A mérnökök rendkívül elegáns megoldást alkalmazva egy spirálformájú modult illesztettek az üzemanyagcella fölé, amely egyszerre kisméretű, alakja miatt azonban kellően nagy felületű ahhoz, hogy a gázmoelkulákat könnyedén meg tudja kötni. Ezzel kisebb, hatékonyabb, tehát jobb ár-érték arányú üzemanyagcellák gyártása is lehetővé vált. Az első prototípus egy háromdecis üdítősdoboz méretéhez hasonló, amely percenként 10 liternyi levegőt képes megszűrni. Ahhoz, hogy ugyanez a megoldás autókban is használható legyen, körülbelül egy egygallonos (szűk 3,8 liter) tejesflakonnal megegyező méretű egységet kell kifejleszteni.
Setzler arra is rámutatott, hogy a technológiát nem csak gépkocsiknál, de akár tengeralattjárókon vagy űrhajókon is alkalmazni lehet, ahol a szén-dioxid eltávolítása létfontosságú.
Mivel a mérnökök által alkalmazott elektrokémiai folyamatok alapját a hidrogén képezi, a rendszer később még nagyobb méretekben is használható lesz, ahogy a hidrogén felhasználása költséghatékonyabbá válik, így a szűrőberendezéseket akár repülőkön vagy épületekben is be lehet majd vetni.