Duo naučnika i inženjera iz Sarajeva, hemičar dr sci Dalibor Karačić i inženjer mašinstva Ibrahim Nuhić prvi su u Jugoistočnoj Evropi konstruisali kapilarni elektrolizer za dobijanje zelenog vodika. Ovako dobijen vodik predstavlja jedno od goriva budućnosti.
Zeleni vodik je važan jer je to čist izvor energije koji ne emituje ugljen-dioksid, čime pomaže u borbi protiv klimatskih promjena. Dobija se elektrolizom vode, procesom koji koristi električnu energiju za razlaganje vode, „cijepanje” molekule vode, na vodik i kiseonik. Kada se ta električna energija dobija iz obnovljivih izvora poput vjetra i sunca, proizvodnja zelenog vodika postaje potpuno ekološki prihvatljiva. Zapravo, na ovaj način se energija dobijena pomoću obnovljivih izvora može skladištiti u obliku vodika, i koristiti onda kada nema dovoljno vjetra ili sunca.
Zapravo kinetička energija vjetra i energija sunca se pretvaraju u električnu energiju koja se koristi za sintezu vodika. Zeleni vodik se može koristiti kao gorivo za vozila, u industriji ili za skladištenje energije, čime se povećava fleksibilnost i pouzdanost energetskih sistema. Na taj način, vjetar i solarna energija direktno doprinose stvaranju održive budućnosti kroz proizvodnju zelenog vodika.
Trenutno, proizvodnja zelenog vodika nije ekonomski održiva u komercijalnim razmjerama zbog visokih troškova elektrolizera i potrebne električne energije iz obnovljivih izvora. Međutim, s obzirom na padanje cijena solarne i vjetroenergije, kao i tehnološke napretke u proizvodnji elektrolizera, očekuje se da će troškovi proizvodnje zelenog vodika značajno pasti u narednim godinama. Vlade i privatni sektor također ulažu u istraživanje i razvoj te subvencioniraju projekte vezane za zeleni vodik, što dodatno pomaže u smanjenju troškova. Uz daljnji razvoj tržišta i povećanje skale proizvodnje, postoji potencijal da zeleni vodik postane ekonomski održiv i konkurentan fosilnim gorivima.
Jedan od takvih pokušaja da se razvije sistem održivog i isplativog dobijanja zelenog vodika rade i naučnici i inženjeri iz Bosne i Hercegovine. Istraživači iz Javne ustanove Centar za napredne tehnologije (CNT) Kantona Sarajevo prvi su u Jugoistočnoj Evropi konstruisali kapilarni elektrolizer za dobijanje zelenog vodika, što predstavlja značajan korak ka budućnosti čistih izvora energije. Podržani od strane Ministarstva privrede i Vlade Kantona Sarajevo, projekat je predvodio Centar za napredne tehnologije, a ključni istraživači dr. sci. Dalibor Karačić i dipl. ing. maš. Ibrahim Nuhić temeljili su svoj rad na istraživanju australskih naučnika objavljenom 2022. godine u časopisu Nature. U ovom radu, originalni naziv za proces je capillary-fed electrolysis.
Rad Karačića i Nuhića uključivao je sintezu katalizatora, konceptualizaciju arhitekture elektrolizera, izbor materijala i razvoj tehničkih parametara.
Obnovljivi, ili zeleni, vodik igra ključnu ulogu u dekarbonizaciji i smanjenju globalnog zagrijavanja. „Fosilna goriva emituju značajnu količinu ugljičnog dioksida i mijenjaju klimatsku sliku svijeta“, rekao je Dalibor Karačić iz CNT-a.
“Potrebno je naći alternativu koja je čista, a nema bolje opcije od vodika, tim prije što ima veliku grijnu vrijednost, tri do četiri puta veću u odnosu na fosilna goriva.”, dodao je on.
Iako obnovljivi vodik trenutno nije cjenovno konkurentan fosilnim gorivima zbog umjerene energetske efikasnosti i visokih kapitalnih troškova tradicionalnih elektrolizera vode, razvoj novih tehnologija poput kapilarnog elektrolizera može promijeniti tu situaciju.
“Ovo je prototip, neoptimiziran je. Ima značajno manju efikasnost, ali ono što me raduje je to da utrošak energije za proizvodnju jednog kilograma vodika spada u rang utroška energije za trenutno postojeće tehnologije kao što su PEM i alkalni elektrolizeri. To znači da je ovo tehnologija koja treba da se usavršava i radi na drugom prototipu.” kazao je dr. Dalibor Karačić.
U menzurama se odvaja vodik (lijevo), kojeg je dvostruko više nego kisika (desno). Foto: NG
Postojeći komercijalni PEM (prema: Proton exchange membrane) elektrolizeri imaju efikasnost u rasponu od 50 do 83% uz energetsku potrošnju od oko 47,5 kWh po kilogramu proizvedenog vodika. Za razliku od ovih elektrolizera, kapilarni elektrolizer ima energetsku potrošnju od samo 40,4 kWh po kilogramu proizvedenog vodika. Komercijalni elektrolizeri premašuju granice koje je definisala Međunarodna agencija za obnovljive izvore energije (IRENA). Cilj je da potrošnja energije do 2050. bude manja od 45 kWh po kilogramu vodika, a kapilarni elektrolizer je ispod ove definisane granice. U ovom slučaju ćelija kapilarnog elektrolizera pri sličnim uslovima smanjuje potrošnju energije za oko 7.1 kWh po kilogramu proizvedenog vodika, odnosno poboljšava efikasnost za 15%.
Izvor: IRENA/irena.org GREEN HYDROGEN COST REDUCTION SCALING UP ELECTROLYSERS H2 TO MEET THE 1.5°C CLIMATE GOAL
Zapravo, u prevodu, ako ste se zamorili od brojeva – cilj je da se što manje energije potroši u svrhu proizvodnje vodika, kako bi neto iznos potrošene energije za dobijanje vodika i energije koju vodik daje bio što veći.
No, ovakve stvari, kreiranje prototipova i skaliranje, optimizacija uređaja, kako elektrolizera, tako i same gorive ćelije koja oslobađa energiju iz vodika, traže vremena i traže investicije.
Koristi kapilarnog elektrolizera su višestruke. Vodik dobijen elektrolizom može efikasno skladištiti višak energije kada je potrošnja niska, smanjujući gubitke, i kasnije se pretvoriti u električnu energiju kada su potrebe visoke. Također, obnovljiva energija iz solarnih panela i vjetroelektrana može se jeftino skladištiti kao vodik za kasniju upotrebu, čime se stvara potpuno „zeleni” energetski ciklus. Zeleni vodik, ukoliko se uspije smanjiti trošak njegove proizvodnje, predstavlja ključni segment održivog energetskog sistema budućnosti.
Članak je nastao uz podršku:
