חוקרים בטכניון פיתחו שיטה חדשה לייצור מימן ירוק, שבמסגרתה מופק לצד המימן גם חומר כימי בעל ערך תעשייתי – אפוקסיד. במחקר, שפורסם בכתב העת Nature Communications, הדגימו החוקרים נצילות של 98% בשני התהליכים, ללא שימוש בממברנה להפרדת האלקטרודות. המחקר הובל על ידי פרופ' אבנר רוטשילד וד"ר גווילין רואן מהטכניון, ועל הטכנולוגיה הוגשה בקשת פטנט בארצות הברית.
מימן ירוק נחשב לאחד ממקורות האנרגיה החשובים של העתיד. הוא מיוצר מפיצול מים באמצעות חשמל ממקורות מתחדשים, וצפוי למלא תפקיד חשוב בצמצום פליטות גזי חממה בתעשיות שקשה "לחשמל" באופן ישיר, ובהן ייצור פלדה ודשנים, זיקוק מוצרי נפט ותחליפי דלק לתחבורה.
החוקרים בטכניון הוסיפו כי מימן ירוק עשוי גם לתמוך באגירה ארוכת טווח של אנרגיית שמש ורוח. עם זאת, יישומו התעשייתי עדיין מוגבל בשל עלותו הגבוהה יחסית למימן המיוצר מגז טבעי או מפחם - תהליכים האחראים לכ-2% מפליטות הפחמן הדו־חמצני בעולם.
"ניגשנו לאתגר הזה באמצעות בחינה מחודשת של פיצול מים, במטרה להחליף את החמצן הנוצר בתגובה - במקביל לייצור המימן - בכימיקל אחר בעל ערך מוסף - אפוקסיד", הסביר פרופ' רוטשילד. "חומר זה הוא אבן בניין חיונית בייצור פולימרים, ציפויים, דבקים, תרופות ומוצרים רבים נוספים. בניסויים שהצגנו במאמר אנחנו מדגימים נצילות של 98% הן ביצירת המימן והן בתגובה המקבילה, המייצרת את האפוקסיד. במילים אחרות, כמעט כל המטען החשמלי הניע את התהליכים האלקטרוכימיים הרצויים ורק 2% ממנו הלך לאיבוד בתהליכים אחרים. בנוסף, צפיפות הזרם שהשגנו מתאימה לאלקטרוליזה תעשייתית בקנה מידה נרחב".
בטכניון הוסיפו כי התהליך החדש נשען על משפחת טכנולוגיות קודמות, שפותחו על ידי פרופ' רוטשילד ושותפיו, שהמכנה המשותף שלהן הוא הפרדה בין התגובה האלקטרוכימית המייצרת מימן לזו המייצרת חמצן. הפרדה זו היא הבסיס לאלקטרוליזה ללא ממברנה, טכנולוגיה המהווה קפיצת דרך בתהליכי הפקת מימן.
פרופ' אבנר רוטשילד
(צילום: דוברות הטכניון)
אחת הנגזרות המוקדמות של משפחה זו מיושמת בהצלחה בחברת H2Pro, והנגזרת החדשה נולדה ממחקר פורץ דרך הנתמך על ידי מועצת המחקר האירופית ERC.
לדברי ד"ר רואן, אחד החוקרים המובילים בקבוצת המחקר שהגה ופיתח את התהליך החדשני, "ההישג שלנו אינו מסתכם באלקטרודה חדשה אחת או בתגובה כימית מבודדת. מדובר בשינוי קונספטואלי שבו כל המרכיבים השונים בסביבת העבודה - האלקטרודות, החומר המתווך, סביבת הממס ותצורת העבודה - פועלים יחד. באמצעות אופטימיזציה של המערכת השלמה הצלחנו לייצר מימן ואפוקסיד ביעילות ללא ממברנה המפרידה בין האלקטרודות".
ד"ר גווילין רואן
(צילום: דוברות הטכניון)
פרופ' רוטשילד הוא ראש חזית הקיימות בטכניון וחבר סגל בפקולטה למדע והנדסה של חומרים, חבר במרכז הקיימות לקטליזה ע"ש סטיוארט ולינדה רזניק ובתוכנית האנרגיה ע"ש ננסי וסטיבן גרנד. המימון למחקר ניתן על ידי הנציבות האירופית למחקר (ERC) במסגרת פרויקט H2Bro ובעקבות זכייתו של פרופ' רוטשילד, בשנת 2023, במענק היוקרתי ERC Advanced. העבודה קשורה למוקד המחקר הבין-אוניברסיטאי Waste to Value הממומן על ידי ות"ת. החוקרים הודו למכון הלאומי לאגירת אנרגיה (INIES).
