Производство на водород от морска вода

Морската вода, която съдържа повече от 95% от водата на Земята, може да се превърне в ключов ресурс в устойчивото производство на чисто водородно гориво с помощта на катализатори за разделяне на водата, разработени от екип, ръководен от KAUST.

Разделянето на водата може да предложи привлекателен начин за въглеродна неутралност, особено когато е съчетано с възобновяеми енергийни източници като слънчева и вятърна енергия. Разделянето на водата включва разграждането на водата в електрохимична клетка, за да се получи водород на катода, докато се генерира кислород на анода под приложено напрежение. И все пак, катализаторите за отделяне на водород и кислород, които се представят добре в прясна вода, стават по-малко ефективни в морската вода поради изобилието от йони, които могат да насърчат нежелани реакции и отровни катализатори.

Силно корозивните хлоридни йони, присъстващи в морската вода, претърпяват сложни реакции, които се конкурират с отделянето на кислород и генерират вредни съединения, като хипохлорит. Тъй като производството на водород зависи от стабилни и ефективни реакции на двата електрода, тези йони са основно предизвикателство за разделянето на морската вода.

Chemist обяснява, че образуването на хипохлорит може да възникне, защото изисква по-ниско работно напрежение, за да отговори на промишлените нужди, отколкото реакцията на отделяне на кислород.

Един от начините за справяне с този проблем е да се проектират селективни анодни катализатори с по-ниски изисквания за напрежение. Никел-иридиев монослоен аноден катализатор показа подобрена производителност и стабилност в морска вода благодарение на синергичните ефекти между неговите метални компоненти.

Екипът разработи подход, който осигурява високоефективни и стабилни електрокатализатори за отделяне на водород за разделяне на морска вода. Изследователите създадоха малки кубични реактори, в които катализаторът беше обвит в защитна обвивка от молибденов сулфид. Ядрото на катализатора се състоеше от въглеродно поддържано редокс активно съединение на основата на молибден и включваше подобна на зеолит подредена нанопореста структура.
Използвайки подход, базиран на метална органична рамка, изследователите комбинираха прекурсори на метални комплекси с линкер имидазол в присъствието на повърхностноактивно вещество, за да генерират подобни на зеолита цинк-молибденови кубчета. Те смесват получените структури с тиоацетамид в етанол под обратен хладник, за да образуват кубична фаза на молибденов оксид, затворена в тънка обвивка от цинков сулфид.

След това те химически превърнаха кубичната фаза в желаното капсулирано в молибденов сулфид редокс активно съединение при висока температура, преди селективно ецване на външния слой на цинковия сулфид, за да се получат нанореакторите.

Нанореакторите показват висока електрокаталитична активност и стабилност както в прясна, така и в морска вода. „Забележителната активност и стабилност се дължат на тяхната уникална структура.“

Ядрото показва многобройни активни места, които повишават производството на водород, а обвивката представя няколко дефекта в своите слоеве, особено дупки с размер на субнанометър, които позволяват на водните молекули да проникват и да имат достъп до вътрешните активни места.

Действайки като верижна броня, черупката също блокира и предотвратява отлагането на соли върху активните места.
Йерархичната архитектура на нанореактора изолира електролизата от страничните реакции. „Подобно на умната къща, основната реакция се случва в стаите, докато страничните реакции се случват в задния двор.“

Вярвате или не, морската вода е отлична основа за гориво. Това е така, защото морската вода съдържа коктейл от елементи като водород, кислород, натрий и други, всички от които са от съществено значение за процъфтяването на живота на Земята. Горивната част тук идва от водорода, открит в морската вода. За съжаление, извличането на водородния газ от останалите елементи беше доста предизвикателство, поне досега.

Устройството произвежда това, което се равнява на гориво от морска вода, като инжектира морска вода в система от фунии, която я задвижва през система за филтриране с двойна мембрана. Тази система също така използва електричество, за да изтегли успешно водорода от морската вода, като ефективно го отделя от другите елементи, открити в нашите океани. Резултатите от това ново проучване показват, че то може да помогне за постигане на нови усилия за производство на нисковъглеродни горива.

Голямата победа тук беше, че системата не създаде куп вредни странични продукти, което е нещо, което са виждали в други системи. Повечето от настоящите системи вода към водород използват еднослойна мембрана. Този път обаче изследователите събраха два слоя заедно и показаха по-добър начин за контролиране на начина, по който йоните в морската вода се движат в рамките на експеримента, което го направи по-ефективен.

Възможността за създаване на водородно гориво с помощта на морска вода би се оказала полезна, тъй като това е нисковъглеродно гориво, което в момента се използва за управление на електрически превозни средства с горивни клетки и дори работи като опция за дълготрайно съхранение за енергийни мрежи. Предишни опити за производство на водороден газ изискват прясна или обезсолена вода и въпреки че сме виждали успешни системи за обезсоляване на вода, това е много по-скъпо и енергоемко.
Това е така, защото пречистването на водата, преди да я използвате, изисква скъпи системи, както и енергия и дори допълнителна сложност на устройството, докато устройство, което може да използва морска вода за създаване на водородно гориво, не би изисквало тези допълнителни части.

Производството на водород от морска вода звучи като сбъдната мечта!
Той е изобилен, безплатен и лесен.
Морската вода е почти неограничен източник на суровини и тук няма кой да я фактурира. Всеки може да получи пълна кофа с него безплатно.
Ключовите играчи в индустрията със сигурност ще се влюбят в идеята.
Процесът на извличане на водород е лесен. Морската вода съдържа голямо количество разтворен водороден газ. Необходима е проста електролиза, за да се извлече – дори го правехме като тийнейджъри в часовете по физика!

Ето как работи
Той е естествен, годен за съхранение и безопасен
Морската вода се счита за възобновяем енергиен източник, който може да помогне за намаляване на зависимостта ни от енергията от изкопаеми горива. И процесът на извличане не генерира въглеродни емисии.

Водородът може да се съхранява
Съхраненият водород може да се използва за генериране на електричество или за задвижване на превозни средства точно когато е необходимо.
Той компенсира прекъсванията на други възобновяеми източници – дъждовни или безветрени дни. Той е идеален за региони с достъп до големи водни басейни, но с малко конвенционални енергийни ресурси.
Може да помогне за намаляване на глобалното затопляне, да гарантира енергийна сигурност и да защити околната среда.

Лесно, наистина
Процесът е енергоемък: извличането на водород от морска вода изисква голямо количество енергия, а общата ефективност е доста ниска.
Производството е скъпо: Изграждането на инфраструктура изисква много висока първоначална инвестиция. Поддръжката също е от решаващо значение, тъй като съдържанието на сол в морската вода може да причини корозия и други технически проблеми.
Местата са редки: тези места трябва да вземат предвид дълбочината и качеството на водата, както и близостта до енергийни източници. Не всички региони са подходящи за производство на водород от морска вода!
И накрая, не е толкова безопасно, колкото си мислите!

Процесът освобождава хлорен газ.
Този газ се комбинира с други природни елементи и образува диоксини, които замърсяват водата, замърсяват рибата и се предават на хората и по-големите животни, които ядат рибата.

Искате ли някои примери Комбинира се с
Water =>солна киселина, остър токсичен ефект върху всички форми на живот.
Hydrogen =>хлороводород газ, силно експлозивно съединение
Ацетилен, газ, който може да се произвежда от някои морски организми като бактерии и някои видове водорасли. Той се комбинира в дихлороетан, силно експлозивно съединение.

Етер, следи в определени видове водорасли. Той се комбинира в хлороацеталдехид, силно токсично, канцерогенно съединение.
Амоняк, обикновено произвеждан от морски организми. Той се комбинира в хлорамини, силно токсичен респираторен дразнител.
Обещаваща иновация с потенциал да революционизира сектора на чистата енергия
Производството на водород от морска вода може да направи драстична разлика и да помогне за справяне с глобалното затопляне по по-устойчив начин.
Освен това има потенциала да намали зависимостта ни от изкопаемите горива и да се придвижи към по-чисто, по-устойчиво и достъпно бъдеще.
Тези обещания правят твърде лесно пренебрегването на множеството свързани предизвикателства и рискове.
Това е моята молба към икономическите и енергийните ключови играчи: моля, нека поемем дълбоко дъх, да се облегнем и да помислим за това за момент.

Изследователите казаха в прессъобщението, че работата с морска вода би била по-икономичен вариант, тъй като пречистването на водата е скъпо, енергоемко и добавя сложност към устройствата. Освен това естествената прясна вода съдържа примеси, които са проблематични за съвременните технологии, освен че са ограничен ресурс на планетата.
В допълнение към разработването на мембранна система от морска вода към водород, екипът отбеляза, че проучването е осигурило по-добро цялостно разбиране за това как йоните на морската вода се движат през мембраните. Това знание може да се приложи в други области, като например производството на кислород.
Освен това те казаха, че разбирането на йонния поток и преобразуването в биполярната мембранна система е от съществено значение за усилията за производство на кислород чрез електролиза и екипът показа, че биполярната мембрана може да генерира кислороден газ заедно с производството на водород в техния експеримент.
Екипът има за цел да подобри електродите и мембраните, като използва по-лесно достъпни и лесно извлечени материали. Това подобрение в дизайна може да направи мащабирането на системата за електролиза до размер, необходим за генериране на водород за енергоемки дейности като транспортиране, много по-лесно.

Продуктите се продават във всички региони на Китай и се изнасят в страни по света. Те са продадени в повече от 20 страни и региони, включително Съединените щати, Германия, Мароко, Кения, Саудитска Арабия, Виетнам, Алжир, Индия, Танзания и Тайван. Успешно предоставени добре известни предприятия като China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group и други добре известни предприятия. Има много станции за хидрогениране на зелен водород и водород като Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming и т.н. осигуряват екологични проекти и проекти за производство на водород.