Ogniwa paliwowe od lat uchodzą za jedno z najbardziej obiecujących rozwiązań w dziedzinie czystej energii. Dzięki nim zasilamy już autobusy, pociągi czy samochody na wodór. Jednak ich produkcja, a zwłaszcza recykling, wciąż stanowi ogromne wyzwanie. Kluczowe komponenty – katalizatory z metali szlachetnych i membrany zawierające związki PFAS (tzw. wieczne chemikalia) – są kosztowne i trudne do rozdzielenia. Dotychczasowe metody ich odzysku były energochłonne, nieskuteczne i często oparte na toksycznych substancjach chemicznych.
Czytaj też: Przełomowe odkrycie szwajcarskich naukowców zmienia przyszłość recyklingu
Wszystko może się jednak zmienić dzięki przełomowi naukowców z Uniwersytetu w Leicester, którzy opracowali prostą, skalowalną i całkowicie nietoksyczną metodę recyklingu ogniw paliwowych przy użyciu ultradźwięków i rozpuszczalników organicznych. Szczegóły opisano w czasopiśmie Ultrasonics Sonochemistry.
Ultradźwięki zamienią “wieczne chemikalia” w coś cennego
Nowa technologia opiera się na dwóch krokach: najpierw ogniwa paliwowe są zanurzane w organicznym rozpuszczalniku, a następnie poddawane działaniu ultradźwięków w wodzie. Te wywołują mikroskopijne pęcherzyki kawitacyjne, które w ułamku sekundy implodują, generując ogromne lokalne ciśnienia. To zjawisko skutecznie rozdziela warstwy katalizatora od fluoropolimerowych membran – i to bez konieczności używania żrących substancji chemicznych.
Czytaj też: Niesamowity klej, który może zmienić nasze podejście do recyklingu
Dr Jake Yang z Wydziału Chemii Uniwersytetu w Leicester mówi:
Ta metoda jest prosta i skalowalna. Potrafimy teraz oddzielić membrany PFAS od metali szlachetnych bez użycia toksycznych chemikaliów – to prawdziwa rewolucja w sposobie, w jaki recyklingujemy ogniwa paliwowe.
Nowe podejście ma ogromny potencjał zarówno z punktu widzenia ochrony środowiska, jak i ekonomii. Metale szlachetne z grupy platynowców, takie jak platyna, iryd czy rod, należą do najdroższych i najtrudniejszych do pozyskania surowców. Ich odzysk i ponowne wykorzystanie może znacząco obniżyć koszty produkcji ogniw paliwowych, które do tej pory ograniczały szeroką adopcję technologii wodorowej. Jednocześnie technologia ta pozwala unieszkodliwiać i przetwarzać PFAS – związki chemiczne znane z ogromnej trwałości i toksyczności, które trafiają do wód gruntowych i pitnych.
Opracowana przez badaczy technika nie kończy się na eksperymentach laboratoryjnych. W ramach kontynuacji projektu wprowadzono system ciągłego oddzielania warstw membran – tzw. continuous delamination process – z użyciem specjalnie zaprojektowanego ostrza typu sonotrode. Emituje ono precyzyjnie ukierunkowane fale ultradźwiękowe o wysokiej częstotliwości, które “rozcinają” warstwy katalizatorów w sposób ciągły, co znacząco przyspiesza cały proces.
W miarę jak rośnie globalne zapotrzebowanie na wodór jako czyste źródło energii, rozwój efektywnych i ekologicznych metod recyklingu jego technologii staje się koniecznością. Nowa metoda z Leicester stanowi odpowiedź na te potrzeby. Pozwala odzyskiwać cenne surowce, unieszkodliwiać groźne chemikalia i budować gospodarkę o obiegu zamkniętym – bez potrzeby kompromisu między ekologią a opłacalnością.