Z odpadního glycerolu čistá energie: Nová elektrolýza levně vyrábí vodík i cenné chemikálie

Jihokorejský výzkumný tým vyvinul vysoce účinný elektrochemický systém, který současně vyrábí vodík a cenné chemikálie, jako je formiát, z glycerolu. Glycerol je levný a hojně dostupný vedlejší produkt při výrobě bionafty.

Jihokorejský výzkumný tým vyvinul vysoce účinný elektrochemický systém, který současně vyrábí vodík a cenné chemikálie, jako je formiát, z glycerolu. Glycerol je levný a hojně dostupný vedlejší produkt při výrobě bionafty. Tento objev, publikovaný v časopise Joule, představuje významný krok vpřed v oblasti ekologické výroby energie a chemikálií.

Tradiční elektrolýza vody, která je klíčovou technologií pro ekologickou výrobu vodíku, se potýká s omezeními kvůli reakci vývoje kyslíku (OER) na anodě. Tato reakce vyžaduje vysoký energetický vstup a je pomalá, což snižuje celkovou účinnost a ekonomickou životaschopnost procesu. Tým vedený Juchanem Yangem z Korejského institutu materiálových věd (KIMS) ve spolupráci s Ulsanským národním institutem vědy a technologie (UNIST) se zaměřil na řešení těchto problémů.

Vědci vyvinuli systém elektrolýzy vody s aniontovou výměnnou membránou (AEMWE), který využívá glycerol jako alternativní surovinu. Namísto OER probíhá na anodě oxidace glycerolu (GOR), což umožňuje reakci při nižším energetickém vstupu. Klíčovým prvkem je také použití měděno-kobaltového katalyzátoru z nepreciousních kovů, který dosahuje vysoké katalytické aktivity a stability bez nutnosti drahých vzácných kovů. Systém prokázal vysokou proudovou hustotu 110 mA/cm² při relativně nízkém napětí článku 1,31 V.

Tato technologie se odlišuje od konvenčních procesů elektrolýzy vody tím, že umožňuje současnou výrobu vodíku a chemických surovin, jako je formiát. Systém dosáhl vysoké selektivity přibližně 96 % vůči cílovému chemickému produktu a stabilní výkon byl potvrzen i ve velkoplošném elektrolyzéru o rozloze 79 cm². To naznačuje jeho potenciál pro praktické průmyslové využití.

Tato inovativní platforma nabízí snížení výrobních nákladů na zelený vodík a zlepšení účinnosti využití zdrojů, neboť přeměňuje odpadní biozdroje na cenné produkty. Představuje uhlíkově neutrální výrobní strategii, která integruje procesy výroby energie a chemikálií, a má potenciál nahradit současné oddělené výrobní systémy. Systém je navíc škálovatelný pro nepřetržitý provoz a megawattové aplikace, což podtrhuje jeho význam pro průmyslové nasazení.

„Tato studie demonstruje velkoplošnou syntézu levných katalyzátorů z nepreciousních kovů a ověřuje jejich výkon v komerčně relevantních elektrolyzérech pro současnou výrobu vodíku a chemických surovin,“ uvedl Juchan Yang. Profesor Ji-Wook Jang dodal, že technologie přeměňující bioprodukty, jako je glycerol, na cenné chemikálie, představují klíčovou strategii pro současný pokrok v oblasti uhlíkové neutrality a vodíkové ekonomiky.