חוקרי הטכניון משלבים ייצור מימן עם הפקת כימיקלים לתעשייה
מערכת ללא ממברנה מייצרת מימן ואפוקסיד באותו תהליך; בניסויים הושגה נצילות פאראדית של כ־98%, והחוקרים מציעים דרך לשפר את כדאיות הייצור
חוקרי הטכניון פיתחו מערכת אלקטרוכימית המייצרת מימן ובמקביל אפוקסיד, חומר ממשפחה המשמשת בתעשייה הכימית. הרעיון הוא להחליף את יצירת החמצן, התוצר המקביל באלקטרוליזה רגילה של מים, ביצירת מוצר בעל ערך כלכלי גבוה יותר. כך עשוי התהליך המשולב לשפר את כדאיות ייצור המימן.
את המחקר הובילו פרופ׳ אבנר רוטשילד (Avner Rothschild), מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים וראש חזית הקיימות בטכניון, והפוסט־דוקטורנט ד״ר גווילין רואן (Guilin Ruan). המאמר פורסם ב־Nature Communications ב־11 באוגוסט 2026, והטכניון הודיע על הממצאים ב־8 באוקטובר. לפי הודעת המוסד, הוגשה בקשת פטנט בארצות הברית.
למה לשנות את התוצר המקביל למימן?
מימן יכול לשמש חומר גלם ונשא אנרגיה בתעשיות שקשה לחשמל ישירות, ובהן ייצור פלדה ודשנים, זיקוק ותחליפי דלק לתחבורה. הוא עשוי גם לסייע באגירה ארוכת טווח של אנרגיית שמש ורוח. מימן ירוק מיוצר באמצעות חשמל ממקורות מתחדשים, אך עלותו הגבוהה ביחס למימן המופק מגז טבעי או מפחם מגבילה את השימוש בו.
באלקטרוליזה רגילה מפיקים מימן וחמצן. בתהליך החדש מכוונים את התגובה המקבילה להפקת אפוקסיד — אבן בניין כימית המשמשת לייצור פולימרים, ציפויים, דבקים, תרופות ומוצרים נוספים. במקום להסתמך רק על ההכנסה ממכירת המימן, החוקרים מבקשים לנצל גם את ערכו של המוצר הכימי.
איך פועלת המערכת?
בניסוי השתמשו החוקרים במים ובסטירן לייצור מימן ותחמוצת סטירן. המערכת כוללת תמיסה המכילה ברומיד וממס אורגני. המימן נוצר בקתודה, ואילו באנודה נוצר ברום שנותר בתמיסה ומתווך בהמרת החומר האורגני לאפוקסיד. במהלך התגובה הוא חוזר לצורת הברומיד, ולכן משמש מתווך במחזור התגובות.
בחירת האלקטרודות וסביבת התמיסה מאפשרת לפעול ללא ממברנה המפרידה בין שני חלקי התא. במערכות רגילות ממברנה משמשת בין היתר למניעת ערבוב תוצרי האלקטרודות. כאן תכנון התגובות והמערכת מאפשר להפיק מימן גזי ומוצר כימי בתמיסה באותו תא.
מה פירוש נצילות של 98%?
לפי רוטשילד, בניסויים הודגמה נצילות של 98% הן ביצירת המימן והן בתגובה המייצרת את האפוקסיד. הכוונה לנצילות פאראדית: שיעור המטען החשמלי המשמש לתגובות הרצויות. אין פירוש הנתון ש־98% מהאנרגיה החשמלית מומרת לאנרגיה האצורה במימן.
המאמר מדווח, בתנאי ניסוי מסוימים, על נצילות פאראדית של 98% לתגובה האנודית, לצד תפוקת אפוקסיד של כ־89%. אלו מדדים שונים: הראשון מתאר את ניצול המטען, והשני את תפוקת המוצר. ההבחנה חיונית להערכת ביצועי התהליך.
לדברי רוטשילד, צפיפות הזרם שהושגה מתאימה לאלקטרוליזה בהיקף תעשייתי. עם זאת, המחקר מציג מערכת ניסויית. כדי לקבוע את כדאיותה בקנה מידה מסחרי יש לבחון גם את צריכת האנרגיה, עמידות המערכת ועלויות חומרי הגלם, הפרדת התוצרים ותפעול המתקן.
המשך למחקר על אלקטרוליזה ללא ממברנה
הפיתוח ממשיך משפחת טכנולוגיות שחקרו רוטשילד ושותפיו בטכניון, ובהן הפרדה בין התהליכים המייצרים מימן וחמצן. לפי הודעת הטכניון, אחת הנגזרות המוקדמות של מחקר זה מיושמת בחברת H2Pro. המחקר הנוכחי מפנה את התגובה המקבילה לייצור כימיקל בעל ערך.
רואן מדגיש בהודעת הטכניון כי התוצאה נובעת מתכנון המערכת כולה: האלקטרודות, החומר המתווך, סביבת הממס ותצורת העבודה. שילובם מאפשר לייצר מימן ואפוקסיד ללא ממברנה בין האלקטרודות.
המחקר מומן במסגרת פרויקט H2Bro של מועצת המחקר האירופית (ERC), בעקבות זכיית רוטשילד במענק ERC Advanced בשנת 2023. העבודה קשורה גם למוקד המחקר הבין־אוניברסיטאי Waste to Value, הממומן בידי ות״ת. החוקרים ציינו את תמיכת המכון הלאומי לאגירת אנרגיה (INIES). רוטשילד חבר גם במרכז הקיימות לקטליזה על שם סטיוארט ולינדה רזניק ובתוכנית האנרגיה על שם ננסי וסטיבן גרנד בטכניון.
שאלות ותשובות
האם התהליך מייצר מימן ירוק?
מימן המיוצר בתהליך יכול להיחשב ירוק כאשר החשמל להפעלתו מגיע ממקורות מתחדשים. עצם השימוש באלקטרוליזה אינו קובע את מקור החשמל.
מה היתרון של ייצור אפוקסיד לצד המימן?
הוא מאפשר להפיק באותו תהליך מוצר כימי בעל ערך, שעשוי לתרום להכנסות ולשפר את כדאיות הייצור.
האם 98% הם היעילות האנרגטית הכוללת?
לא. זהו נתון של נצילות פאראדית, המתאר את חלקו של המטען החשמלי המשתתף בתגובות הרצויות.
האם כבר הוכחה כדאיות מסחרית?
המאמר מציג הדגמה ניסויית. התאמה לייצור מסחרי מחייבת בחינת ביצועים ועלויות בקנה מידה גדול יותר.
המאמר המדעי
Bromide-mediated paired electrosynthesis of hydrogen and epoxide
עוד בנושא באתר הידען
KioskNews shows a cleaned-up reading view extracted from the publisher’s page — the original always lives on their site, not ours.