Nu kan vi suge brint ud af den blå luft

Brint kan drive udstødningsfri biler og opvarme hjem, men er besværligt at producere. Nu suger forskere gassen direkte ud af luften med en simpel, ny maskine. Gennembruddet åbner døren til en ny æra med brint som brændstof.

Brint lead billede tank
© Shutterstock

På et bord i et laboratorium snurrer en lille vindmølle ivrigt rundt.

Strømmen fra møllen løber igennem en svamp, og i et lille vandbad ved siden af den særprægede maskine begynder det at boble.

Boblerne består af brint, og derfor er maskinen intet mindre end en sensation – for brinten er bogstavelig talt blevet hevet ud af den blå luft.

Brint er udset til en nøglerolle som grønt brændstof, men indtil nu er gassen blevet udvundet af vand, og det er en langsommelig og dyr affære.

Alt det ændrer sig nu, hvis den banebrydende opfindelse også kan bevise sit værd uden for laboratoriet.

Metoden kan nemlig i fremtiden gøre det muligt at udvinde brint hvor som helst på kloden, selv i de tørreste og mest øde egne.

Men mulighederne stopper ikke der. Den overraskende simple maskine kan også blive nøglen til at producere brint i rummet.

Brint giver grøn forbrænding

Brint er udset til at spille en vigtig rolle i den globale grønne omstilling, fordi gassen er både ren og pakket med energi, som kan bruges til alt fra at opvarme huse til at drive biler frem på vejene.

Det lykkedes eksempelvis i 2021 brintbilen Toyota Mirai at sætte verdensrekord ved at køre 1360 km med blot 5,7 kg brint i tanken uden opfyldning undervejs.

Brint kan også blive det brændstof, der driver fremtidens store skibe.

Brint skib på vand

Båden Energy Observer sejler på brint, som bliver produceret vha. strøm fra solceller på dækket.

© Energy Observer Productions

Brint er derudover CO2-neutral.

“Udstødningen”, når brint bliver forbrændt, er således helt almindelig vanddamp.

Brint er allevegne

Selvom brint er det mest udbredte stof i universet, findes det sjældent i sin rene form her på Jorden. Stoffet er som regel bundet sammen med andre grundstoffer i større molekyler, for eksempel vand, som består af brint og ilt – H2O.

Der er heldigvis masser af vand på Jorden, som vi kan høste brint fra, men flydende vand kan ikke bruges problemfrit.

97 procent af klodens vand er saltvand, og salt forstyrrer den proces, hvormed vand ved hjælp af strøm bliver delt op i sine bestanddele – elektrolyse.

Når kloridionerne i saltet binder sig til den ene elektrode i et elektrolyseapparat, nedbryder de gradvist elektroden gennem en proces kaldet korrosion.

Derfor er eksperter ved at udvikle alternative metoder, blandt andet et forskerhold i Australien, der fik en smart idé: Lad os udnytte luften omkring os.

Knastør luft rummer vand

Havene, floderne og søerne er faktisk ikke de eneste vandkilder, vi har til rådighed. Et ofte overset, kæmpe vandreservoir findes alle steder omkring os: luften.

Jordens luft indeholder til enhver tid omkring 12.900 milliarder tons vand, og vandet hænger ikke blot i luften i klodens kolde og våde egne. Selv i et ørkenområde som Sahelregionen i Nordafrika er den relative luftfugtighed omkring 20 procent.

Og siden luften gemmer store mængder vand, gemmer den også store mængder brint – hvis bare vi kan finde en metode til at udvinde gassen.

brint kort over vandvarme
© Shutterstock

Jordens luft gemmer enorme mængder brint

Atmosfæren indeholder vand selv i klodens tørreste egne. Vandet i luften er en mulig kilde til brint, hvis energien til at udvinde gassen kan produceres. Mange af de tørreste egne har samtidig det største sol- og vindenergipotentiale (røde områder). I netop de tørreste områder kan vi altså potentielt udvinde mest brint vha. vedvarende energi.

Det var den grundtanke, der fik et forskerhold ved The University of Melbourne på sporet af en ny type udvindingsapparat.

De satte sig for at skabe en maskine, som kan stilles op midt i ørkenen og producere brint.

Spalter vand med grøn strøm

Hvis vi skal udvinde brint midt i ørkenen, skal vi først suge vandet ud af luften og så splitte vandet ad, så vi får brint (H2) og ilt (O2) for sig.

Det gøres typisk igennem en proces, hvor strøm “hiver” vandmolekylerne fra hinanden – elektrolyse.

Elektrolyse kræver dog normalt meget energi, og indtil nu er brint primært blevet fremstillet ved hjælp af naturgas og kul – med en stor CO2-udledning til følge.

Men Melbourne-forskerne har tacklet elektrolysen på en helt anden måde. Deres forsøgsopstilling bruger en vindmølle med blot omtrent 25 centimeters vingefang, der er koblet til en svamp, som indeholder svovlsyre, der løbende opsuger vand fra den omgivende luft.

Den strøm, som vindmøllen skaber, bruges så til elektrolysen, som får brint og ilt til at bevæge sig mod hver deres elektrode i det lille kredsløb.

Resultatet er, at brintbobler strømmer ud i et lille vandbad.

Svovlsvamp er brintmaskinens hjerte

Forskere har badet et svampelignende materiale i svovlsyre. Kombinationen af materialet og svovlsyren betyder, at svampen af sig selv over tid suger vand til sig fra luften, som så kan splittes ad i sine bestanddele, ilt og brint.

brint til h2o vand trin1
© Shutterstock & Lotte Fredslund

1. Svamp indfanger vanddamp fra luften

Svampen er meget porøs og har derfor en stor indre overflade, hvor vandet kan absorberes. Den er vædet med svovlsyre (H2SO4), som binder vandmolekyler fra luften og siden hjælper til at splitte dem op.

brint til h2o vand trin2
© Shutterstock & Lotte Fredslund

2. Vindmølle sætter strøm til

En vindmølle er forbundet til apparatets positive og negative elektrode, som omgiver en svamp, der opsuger vand fra luften. Strøm fra vindmøllen i form af elektroner med negative ladninger løber rundt i kredsløbet via svampen.

brint til h2o vand trin3
© Shutterstock & Lotte Fredslund

3. Strøm skiller vand i brint og ilt

De positivt ladede brintioner (H+) vandrer mod den negativt ladede elektrode øverst, går sammen og danner almindelige brintmolekyler (H2). Imens tiltrækkes iltionerne (O2-) i vandet af den nederste elektrode, som er positivt ladet.

Det lykkedes forskerne bag brintmaskinen at få apparatet til at producere brint ved en relativ luftfugtighed på bare fire procent, og dermed kan processen fungere i selv verdens tørreste egne.

Forskerne i Melbourne siger derfor, at deres opfindelse kan hjælpe til en klimavenlig omstilling af energiproduktionen i hele verden, også for eksempel i ørkenområder.

Vindmølle skaber brintbobler

Forskere ved The University of Melbourne har vist, at deres apparat kan producere brint enten ved hjælp af strøm fra en vindmølle som i videoen her eller ved hjælp af strøm fra solceller.

Under et forsøg fremstillede en prototype af brintmaskinen cirka 745 liter brint om dagen. Det er ifølge forskerne nok brint til at dække en husstands daglige energibehov.

Men det er ikke blot her på Jorden, at det nye apparat kan komme os til gavn. Brint og ilt har i mange år været brugt i raketter, og apparatet kan derfor også bruges til at fremstille raketbrændstof.

Maskinen kan sågar fungere på andre planeter – så længe der enten er vind eller sollys at udnytte.

På en fremmed klode med vanddamp i atmosfæren – det findes for eksempel i små mængder på Mars – vil brintmaskinen derfor i princippet kunne genoptanke de bemandede rumfartøjer, der lander på planeten.

En lille forsøgsopstilling med en grøn vindmølle og en svamp kan altså i sidste ende vise sig afgørende for, at astronauterne kan indløse returbilletten til Jorden.