Producția de hidrogen din apa de mare

Apa de mare, care cuprinde mai mult de 95% din apa Pământului, ar putea deveni o resursă cheie în producția durabilă de combustibil cu hidrogen curat, cu utilizarea catalizatorilor de separare a apei, dezvoltați de o echipă condusă de KAUST.

Divizarea apei ar putea oferi o modalitate atrăgătoare de neutralitate a emisiilor de carbon, mai ales atunci când este cuplată cu surse de energie regenerabilă, cum ar fi energia solară și eoliană. Divizarea apei implică descompunerea apei într-o celulă electrochimică pentru a produce hidrogen la catod, în timp ce se generează oxigen la anod sub tensiune aplicată. Cu toate acestea, catalizatorii de evoluție a hidrogenului și a oxigenului care funcționează bine în apa dulce devin mai puțin eficienți în apa de mare din cauza ionilor abundenți care pot promova reacții nedorite și catalizatori otrăvitori.

Ionii de clorură foarte corozivi prezenți în apa de mare suferă reacții complexe care concurează cu evoluția oxigenului și generează compuși nocivi, cum ar fi hipocloritul. Deoarece producția de hidrogen depinde de reacții stabile și eficiente la ambii electrozi, acești ioni reprezintă o provocare majoră pentru scindarea apei de mare.

Chimistul explică că formarea hipocloritului poate apărea deoarece necesită o tensiune de funcționare mai mică pentru a satisface nevoile industriale decât reacția de evoluție a oxigenului.

O modalitate de a aborda această problemă este proiectarea de catalizatori selectivi de anozi cu cerințe de tensiune mai scăzute. Un catalizator anod monostrat de nichel-iridiu a arătat performanță și stabilitate îmbunătățite în apa de mare datorită efectelor sinergice dintre componentele sale metalice.

Echipa a conceput o abordare care furnizează electrocatalizatori stabili și de înaltă eficiență pentru degajarea apei de mare. Cercetătorii au creat reactoare cubice minuscule, în care catalizatorul a fost învelit într-o carcasă de protecție cu sulfură de molibden. Miezul catalizatorului a constat dintr-un compus activ redox pe bază de molibden pe bază de carbon și a prezentat o structură nanoporoasă ordonată asemănătoare zeolitului.
Folosind o abordare bazată pe cadru metalic organic, cercetătorii au combinat precursori de complecși metalici cu linkerul imidazol în prezența surfactantului pentru a genera cuburi de zinc-molibden asemănător zeolitului. Ei au amestecat structurile rezultate cu tioacetamidă în etanol sub reflux pentru a forma o fază cubică de oxid de molibden limitată într-o înveliș subțire de sulfură de zinc.

Apoi, ei au transformat chimic faza cubică în compusul activ redox încapsulat în sulfură de molibden dorit la temperatură ridicată înainte de gravarea selectivă a stratului exterior de sulfură de zinc pentru a produce nanoreactoarele.

Nanoreactoarele au prezentat activitate electrocatalitică ridicată și stabilitate atât în ​​apă dulce, cât și în apa de mare. „Activitatea și stabilitatea remarcabile sunt atribuite structurii lor unice.”

Miezul a afișat numeroase site-uri active care au stimulat producția de hidrogen, iar învelișul a prezentat mai multe defecte în straturile sale, în special găuri de dimensiuni subnanometrice care au permis moleculelor de apă să pătrundă și să acceseze site-urile active interne.

Acționând ca o cotă de lanț, coaja a blocat și a împiedicat depunerea sărurilor pe locurile active.
Arhitectura ierarhică a nanoreactorului izolează electroliza de reacțiile secundare. „Asemenea unei case inteligente, reacția principală are loc în camere, în timp ce reacțiile secundare au loc în curtea din spate.”

Credeți sau nu, apa de mare este o bază excelentă pentru combustibil. Asta pentru că apa de mare conține un cocktail de elemente precum hidrogen, oxigen, sodiu și altele, toate acestea fiind esențiale pentru ca viața pe Pământ să prospere. Partea combustibilului de aici provine din hidrogenul găsit în apa de mare. Din păcate, tragerea de hidrogen gazos din restul elementelor a fost o provocare, cel puțin până acum.

Dispozitivul produce ceea ce echivalează cu combustibilul cu apă de mare prin injectarea apei de mare într-un sistem de pâlnie care o conduce printr-un sistem de filtrare cu membrană dublă. Acest sistem folosește, de asemenea, electricitate pentru a trage cu succes hidrogenul din apa de mare, separându-l efectiv de celelalte elemente găsite în oceanele noastre. Rezultatele acestui nou studiu arată că ar putea contribui la avansarea noilor eforturi de a produce combustibili cu emisii scăzute de carbon.

Marele câștig aici a fost că sistemul nu a creat o grămadă de produse secundare dăunătoare, ceea ce ei au văzut în alte sisteme. Majoritatea sistemelor actuale de apă-hidrogen utilizează o membrană cu un singur strat. Cu toate acestea, de data aceasta, cercetătorii au reunit două straturi și au arătat o modalitate mai bună de a controla modul în care ionii din apa de mare se mișcă în cadrul experimentului, ceea ce l-a făcut mai eficient.

Capacitatea de a crea combustibil cu hidrogen folosind apa de mare s-ar dovedi utilă deoarece este un combustibil cu emisii scăzute de carbon, care este utilizat în prezent pentru a rula vehicule electrice cu celule de combustibil și chiar funcționează ca o opțiune de stocare pe durată lungă pentru rețelele energetice. Încercările anterioare de a produce hidrogen gazos necesită apă proaspătă sau desalinizată și, deși am văzut sisteme de desalinizare a apei de succes, este mult mai costisitoare și consumatoare de energie.
Acest lucru se datorează faptului că purificarea apei înainte de a o folosi necesită sisteme scumpe, precum și energie și chiar un plus de complexitate dispozitivului, în timp ce un dispozitiv care poate folosi apa de mare pentru a crea combustibil cu hidrogen nu ar necesita acele piese suplimentare.

Producerea hidrogenului din apa de mare sună ca un vis devenit realitate!
Este abundent, gratuit și ușor.
Apa de mare vine ca o sursă aproape nelimitată de materii prime și nu există nimeni aici care să o factureze. Oricine poate primi o găleată plină cu el gratuit.
Jucătorii cheie din industrie sunt obligați să se îndrăgostească de idee.
Procesul de extragere a hidrogenului este ușor. Apa de mare conține o cantitate mare de hidrogen gazos dizolvat. Este nevoie de o simplă electroliză pentru a o extrage – chiar am făcut asta în adolescență, la ora de fizică!

Iată cum funcționează
Este natural, depozitabil și sigur
Apa de mare este considerată o sursă de energie regenerabilă care ar putea ajuta la reducerea dependenței noastre de energia fosilă. Și procesul de extracție nu generează emisii de carbon.

Hidrogenul poate fi stocat
Hidrogenul stocat poate fi folosit pentru a genera electricitate sau pentru a alimenta vehicule exact atunci când este necesar.
Compensează intermitența altor surse regenerabile – zile ploioase sau fără vânt. Este perfect pentru regiunile cu acces la corpuri mari de apă de mare, dar cu puține resurse energetice convenționale.
Poate ajuta la reducerea încălzirii globale, la asigurarea securității energetice și la protejarea mediului.

Ușor-peasy, într-adevăr
Procesul este consumator de energie: extragerea hidrogenului din apa de mare necesită o cantitate mare de energie, iar eficiența generală este destul de scăzută.
Producția este costisitoare: Construirea infrastructurii necesită o investiție inițială foarte mare. Întreținerea este, de asemenea, crucială, deoarece conținutul de sare al apei de mare poate provoca coroziune și alte probleme tehnice.
Locațiile sunt rare: aceste situri trebuie să ia în considerare adâncimea și calitatea apei, precum și apropierea de sursele de energie. Nu toate regiunile sunt potrivite pentru producerea de hidrogen din apa de mare!
Și, în sfârșit, nu este atât de sigur pe cât ați crede!

Procesul eliberează clorul gazos.
Acest gaz se combină cu alte elemente naturale și formează dioxine care poluează apa, contaminează peștii și se transferă oamenilor și animalelor mai mari care mănâncă peștele.

Vrei niște exemple cu care se combină
Water =>acid clorhidric, efect toxic acut asupra tuturor formelor de viață.
Hydrogen =>acid clorhidric gazos, compus foarte exploziv
Acetilena, un gaz care poate fi produs de unele organisme marine, cum ar fi bacteriile și anumite specii de alge. Se combină în dicloroetan, un compus extrem de exploziv.

Eter, urme în anumite specii de alge. Se combină în cloroacetaldehidă, un compus foarte toxic, cancerigen.
Amoniacul, produs în mod obișnuit de organisme marine. Se combină în cloramine, un iritant respirator foarte toxic.
O inovație promițătoare cu potențialul de a revoluționa sectorul energiei curate
Producția de hidrogen din apa de mare ar putea face o diferență drastică și ar putea ajuta la abordarea încălzirii globale într-un mod mai durabil.
De asemenea, are potențialul de a reduce dependența noastră de combustibilii fosili și de a merge către un viitor mai curat, mai durabil și mai accesibil.
Aceste promisiuni fac prea ușor să treci cu vederea numeroasele provocări și riscuri implicate.
Aceasta este cererea mea adresată jucătorilor cheie din domeniul economic și energetic: Vă rugăm să respirăm adânc, să stam pe loc și să ne gândim la asta pentru un moment.

Cercetătorii au spus în comunicatul de presă că lucrul cu apă de mare ar fi o opțiune mai economică, deoarece purificarea apei este costisitoare, consumă multă energie și adaugă complexitate dispozitivelor. În plus, apa dulce naturală conține impurități care sunt problematice pentru tehnologia modernă, pe lângă faptul că este o resursă limitată pe planetă.
Pe lângă dezvoltarea unui sistem de membrană de apă de mare la hidrogen, echipa a remarcat că studiul a oferit o mai bună înțelegere generală a modului în care ionii de apă de mare se mișcă prin membrane. Aceste cunoștințe ar putea fi aplicate și în alte domenii, cum ar fi producerea de oxigen gazos.
Mai mult, ei au spus că înțelegerea fluxului de ioni și a conversiei în sistemul membranei bipolare este esențială pentru efortul de a produce oxigen prin electroliză, iar echipa a arătat că membrana bipolară ar putea genera oxigen gaz, împreună cu producerea de hidrogen în experimentul lor.
Echipa își propune să îmbunătățească electrozii și membranele folosind materiale mai ușor disponibile și ușor de extras. Această îmbunătățire a designului ar putea face scalarea sistemului de electroliză la o dimensiune necesară pentru generarea de hidrogen pentru activități consumatoare de energie, cum ar fi transportul, mult mai simplă.

Produsele sunt vândute în toate regiunile Chinei și exportate în țări din întreaga lume. Au fost vândute în peste 20 de țări și regiuni, inclusiv Statele Unite ale Americii, Germania, Maroc, Kenya, Arabia Saudită, Vietnam, Algeria, India, Tanzania și Taiwan. A furnizat cu succes întreprinderi binecunoscute, cum ar fi China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group și alte întreprinderi binecunoscute. Există multe stații de hidrogen hidrogen verde, cum ar fi Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming, etc. oferă proiecte ecologice și de producere a hidrogenului.