Производња водоника из морске воде

Морска вода, која чини више од 95% воде на Земљи, могла би да постане кључни ресурс у одрживој производњи чистог водоничног горива уз употребу катализатора за цепање воде које је развио тим предвођен КАУСТ-ом.

Цепање воде могло би да понуди привлачан начин за неутралност угљеника, посебно када је у комбинацији са обновљивим изворима енергије као што су соларна енергија и енергија ветра. Цепање воде укључује разлагање воде у електрохемијској ћелији да би се произвео водоник на катоди док се на аноди ствара кисеоник под примењеним напоном. Ипак, катализатори еволуције водоника и кисеоника који добро делују у слаткој води постају мање ефикасни у морској води због обиља јона који могу да подстакну нежељене реакције и катализаторе отрова.

Високо корозивни хлоридни јони присутни у морској води пролазе кроз сложене реакције које се такмиче са еволуцијом кисеоника и стварају штетна једињења, као што је хипохлорит. Пошто производња водоника зависи од стабилних и ефикасних реакција на обе електроде, ови јони представљају велики изазов за цепање морске воде.

Хемичар објашњава да до формирања хипохлорита може доћи јер захтева нижи радни напон да би се задовољиле индустријске потребе него реакција еволуције кисеоника.

Један од начина да се реши овај проблем је дизајнирање селективних анодних катализатора са нижим захтевима напона. Једнослојни анодни катализатор никл-иридијум показао је побољшане перформансе и стабилност у морској води захваљујући синергистичким ефектима између његових металних компоненти.

Тим је осмислио приступ који обезбеђује високоефикасне и стабилне електрокатализаторе за еволуцију водоника за цепање морске воде. Истраживачи су направили мале кубичне реакторе, у којима је катализатор био умотан у заштитну шкољку од молибден сулфида. Језгро катализатора састојало се од редокс активног једињења на бази молибдена на бази угљеника и имало је уређену нанопорозну структуру налик зеолиту.
Користећи приступ базиран на металном органском оквиру, истраживачи су комбиновали прекурсоре металних комплекса са повезивачем имидазолом у присуству сурфактанта да би створили коцке цинк-молибден налик зеолиту. Помешали су резултујуће структуре са тиоацетамидом у етанолу под рефлуксом да би се формирала кубна фаза молибден оксида затворена у танком омотачу цинк сулфида.

Затим су хемијски конвертовали кубичну фазу у жељено редокс активно једињење инкапсулирано молибден сулфидом на високој температури пре селективног нагризања спољашњег слоја цинк сулфида да би се добили нанореактори.

Нанореактори су показали високу електрокаталитичку активност и стабилност у слаткој и морској води. „Изузетна активност и стабилност приписују се њиховој јединственој структури.

Језгро је показало бројна активна места која су појачала производњу водоника, а шкољка је представљала неколико дефеката унутар својих слојева, посебно рупе субнанометарске величине које су омогућавале молекулима воде да продиру и приступе унутрашњим активним местима.

Делујући као ланчана кочница, шкољка је такође блокирала и спречила таложење соли на активним местима.
Хијерархијска архитектура нанореактора изолује електролизу од споредних реакција. „Слично као код паметне куће, главна реакција се дешава у собама, док се споредне реакције дешавају у дворишту.

Веровали или не, морска вода је одлична база за гориво. То је зато што морска вода садржи коктел елемената попут водоника, кисеоника, натријума и других, који су сви неопходни за напредовање живота на Земљи. Део горива овде потиче од водоника који се налази у морској води. Нажалост, извлачење гаса водоника из осталих елемената био је прилично изазов, барем до сада.

Уређај прави оно што је једнако гориву морске воде убризгавањем морске воде у систем левка који га покреће кроз систем филтрације са двоструком мембраном. Овај систем такође користи електричну енергију да успешно извуче водоник из морске воде, ефикасно га одвајајући од осталих елемената који се налазе у нашим океанима. Резултати ове нове студије показују да би то могло помоћи у унапређењу нових напора за производњу горива са ниским садржајем угљеника.

Велика победа овде је била то што систем није створио гомилу штетних нуспроизвода, што је нешто што су видели у другим системима. Већина тренутних система вода-водоник користи једнослојну мембрану. Међутим, овог пута су истраживачи спојили два слоја и показао је бољи начин да се контролише начин на који се јони у морској води крећу унутар експеримента, што га је учинило ефикаснијим.

Могућност стварања водоничног горива користећи морску воду показала би се корисним јер је то гориво са ниским удјелом угљеника, које се тренутно користи за погон електричних возила са горивним ћелијама, па чак и ради као опција за дуготрајно складиштење енергетских мрежа. Претходни покушаји да се направи гас водоника захтевају свежу или десалинизовану воду, а иако смо видели успешне системе за десалинизацију воде, то је много скупље и енергетски интензивније.
То је зато што пречишћавање воде пре него што је употребите захтева скупе системе, као и енергију, па чак и додатну сложеност уређаја, док уређај који може да користи морску воду за стварање водоничног горива не захтева те додатне делове.

Производња водоника из морске воде звучи као остварење сна!
То је у изобиљу, бесплатно и лако.
Морска вода долази као готово неограничен извор сировина и овде нема ко да је фактурише. Свако може добити пуну канту бесплатно.
Кључни играчи у индустрији сигурно ће се заљубити у ту идеју.
Процес екстракције водоника је лак. Морска вода садржи велику количину раствореног водоника. Потребна је једноставна електролиза да би се извукао – чак смо то радили и као тинејџери на часу физике!

Ево како то функционише
Природно је, складиштено и безбедно
Морска вода се сматра обновљивим извором енергије који би могао помоћи да се смањи наше ослањање на фосилну енергију. А процес екстракције не ствара емисије угљеника.

Водоник се може складиштити
Складиштени водоник се може користити за производњу електричне енергије или погон возила тачно када је то потребно.
То надокнађује прекиде других обновљивих извора - кишних дана или дана без ветра. Савршен је за регионе са приступом великим тијелима морске воде, али са мало конвенционалних енергетских ресурса.
Може помоћи у смањењу глобалног загревања, осигурати енергетску сигурност и заштити животну средину.

Лако, заиста
Процес је енергетски интензиван: екстракција водоника из морске воде захтева велику количину енергије, а укупна ефикасност је прилично ниска.
Производња је скупа: изградња инфраструктуре захтева веома велика почетна улагања. Одржавање је такође кључно, јер садржај соли у морској води може изазвати корозију и друге техничке проблеме.
Локације су ретке: ове локације морају узети у обзир дубину и квалитет воде, као и близину извора енергије. Нису сви региони погодни за производњу водоника из морске воде!
И коначно, није тако безбедно као што мислите!

Процес ослобађа гасни хлор.
Овај гас се комбинује са другим природним елементима и формира диоксине који загађују воду, контаминирају рибу и преносе се на људе и веће животиње које једу рибу.

Да ли желите неке примере са којима се комбинује
Water =>хлороводонична киселина, акутни токсични ефекат на све облике живота.
Hydrogen =>гас хлороводоника, веома експлозивно једињење
Ацетилен, гас који могу произвести неки морски организми као што су бактерије и одређене врсте алги. Комбинује се у дихлоретан, веома експлозивно једињење.

Етар, количине у траговима у одређеним врстама алги. Комбинује се у хлорацеталдехид, високо токсично, канцерогено једињење.
Амонијак, који обично производе морски организми. Комбинује се у хлорамине, веома токсичан респираторни иританс.
Обећавајућа иновација са потенцијалом да револуционише сектор чисте енергије
Производња водоника из морске воде могла би да направи драстичну разлику и помогне у решавању глобалног загревања на одрживији начин.
Такође има потенцијал да смањи нашу зависност од фосилних горива и крене ка чистијој и одрживијој и приступачнијој будућности.
Ова обећања чине да је превише лако превидети многе изазове и ризике.
Ово је моја молба економским и енергетским кључним играчима: Молим вас, хајде да дубоко удахнемо, седнемо и размислимо о томе на тренутак.

Истраживачи су у саопштењу за штампу рекли да би рад са морском водом био економичнија опција, јер је пречишћавање воде скупо, енергетски интензивно и додаје сложеност уређајима. Штавише, природна слатка вода садржи нечистоће које су проблематичне за савремену технологију, поред тога што су ограничени ресурс на планети.
Поред развоја мембранског система од морске воде до водоника, тим је приметио да је студија пружила боље опште разумевање о томе како се јони морске воде крећу кроз мембране. Ово знање би се могло применити на друга поља, као што је производња гаса кисеоника.
Штавише, рекли су да је разумевање протока јона и конверзије у биполарном мембранском систему од суштинског значаја за напоре да се произведе кисеоник путем електролизе, а тим је показао да биполарна мембрана може да генерише гас кисеоника заједно са производњом водоника у њиховом експерименту.
Тим има за циљ да побољша електроде и мембране користећи лакше доступне и лако екстраховане материјале. Ово побољшање у дизајну могло би учинити скалирање система електролизе до величине неопходне за генерисање водоника за енергетски интензивне активности као што је транспорт много једноставнијим.

Производи се продају у свим регионима Кине и извозе у земље широм света. Продати су у више од 20 земаља и региона укључујући Сједињене Државе, Немачку, Мароко, Кенију, Саудијску Арабију, Вијетнам, Алжир, Индију, Танзанију и Тајван. Успешно обезбеђена позната предузећа као што су Цхина Аероспаце, ПетроЦхина, Цхина Нуцлеар Гроуп, БИД, Јиули Специалти, Тони Елецтроницс, Зхенг Енерги Гроуп и друга позната предузећа. Постоје многе зелене станице за хидрогенизацију водоника као што су Вуланцхабу, Хаикоу, Хаинан, Хаинан Хаикоу, Иуннан Кунминг, итд. пружају пројекте зелене и водоника.