Hvad er vandfordeling?

Vandsplitning er processen med at nedbryde den kemiske forbindelse af vand i dets bestanddele af brint og ilt. Der er mange tilgange til spaltning af vand, den mest almindelige blandt dem er elektrolyse, hvor en elektrisk strøm ledes gennem vand for at producere brint og iltioner. Selvom mange metoder til opdeling af vand ikke er energieffektive med hensyn til den energi, der kræves for at adskille brint og ilt fra vand kontra den energi, der senere kan udledes fra det rene brint til brændstof, betragtes processen ikke desto mindre som et potentielt alternativ til at erstatte en afhængighed af fossile brændstoffer. Anvendelser, der bruger solenergi og nye kemiske katalysatorer til at opdele vand, tilbyder en lovende metode til at producere vedvarende netto energivinster uden at producere drivhusgasemissioner eller andre forurenende stoffer i processen.

Fotokatalytisk spaltning af vand ved hjælp af lysenergien eller ved hjælp af andre vedvarende energikilder såsom vindkraft, anvendes nu til at generere elektrisk strøm i nye former for elektrolyse. Målet er at skabe et vandsplitningssystem, der helt er brændt af vedvarende energikilder, såsom sollys, hvilket gør brintproduktion konkurrencedygtig mod fossile brændstoffer. Udfordringen i processen har været at udvikle elektroder, der er lavet af billige og holdbare materialer. Cobalt- og nikkelboratforbindelser har vist sig at give øget effektivitet, og de er billige og lette at fremstille. Selvom disse nye elektrodeforbindelser er sikre i kommercielle solbrændstofproducerende systemer, kan de endnu ikke konkurrere med effektiviteten af ​​industrielle elektrolysemetoder, der bruger farlige alkaliforbindelser som elektrolytopløsninger.

Vanddelingsmekanismer, der giver det mest løfte med hensyn til energiforøgelse er baseret på den fotosynteseproces, som planter bruger til at omdanne sollys til kemisk energi. Selvom naturlige systemer til dette er meget langsomme og kunstige systemer, der efterligner det oprindeligt havde en effektivitet på under 1%, da forskningen begyndte på dem i 1972 i Japan, øger nye processer brintproduktionen. Japanske forskere begyndte i 2007 at belægge elektroder lavet af hydrogeneret mikrokrystallinsk silicium med nanopartikler af platin, hvilket yderligere forøgede stabiliteten og levetiden for elektroderne og deres katalytiske evne til spaltning af vand.

Tilsvarende forskning på National Renewable Energy Laboratory (NREL) i USA målretter konverteringsfrekvenser for sol til brinteffektivitet på 14% i 2015 med en øget holdbarhed af elektroder fra 1.000 timer i 2005 til 20.000 timer i 2015. Efterhånden som denne effektivitet stiger, falder de tilsvarende omkostninger til produktion af brintbrændstoffer med en amerikansk dollar (USD) pr. Kg ($ / kg) omkostninger til produktion af H2 i 2005 til $ 360 / kg ned til $ 5 / kg i 2015. Selv på dette tidspunkt niveau, spaltning af vand for at producere brint er stadig tre til ti gange dyrere end at generere brintbaseret brændstof fra reformeringen af ​​naturgas. Forskningen har stadig nogen afstand at gå, inden den er økonomisk konkurrencedygtig med den etablerede energisektor.