Производство водорода из морской воды

Морская вода, составляющая более 95% воды на Земле, может стать ключевым ресурсом в устойчивом производстве чистого водородного топлива с использованием катализаторов расщепления воды, разработанных командой под руководством KAUST.

Расщепление воды может стать привлекательным способом достижения углеродной нейтральности, особенно в сочетании с возобновляемыми источниками энергии, такими как солнечная и ветровая энергия. Расщепление воды включает в себя расщепление воды в электрохимической ячейке с образованием водорода на катоде и образованием кислорода на аноде под приложенным напряжением. Тем не менее, катализаторы выделения водорода и кислорода, которые хорошо работают в пресной воде, становятся менее эффективными в морской воде из-за большого количества ионов, которые могут способствовать нежелательным реакциям и отравлять катализаторы.

Высокоагрессивные ионы хлорида, присутствующие в морской воде, вступают в сложные реакции, которые конкурируют с выделением кислорода и приводят к образованию вредных соединений, таких как гипохлорит. Поскольку производство водорода зависит от стабильных и эффективных реакций на обоих электродах, эти ионы представляют собой серьезную проблему для расщепления морской воды.

Chemist объясняет, что образование гипохлорита может происходить потому, что для удовлетворения промышленных нужд требуется более низкое рабочее напряжение, чем для реакции выделения кислорода.

Одним из способов решения этой проблемы является разработка селективных анодных катализаторов с более низкими требованиями к напряжению. Никель-иридиевый однослойный анодный катализатор показал улучшенные характеристики и стабильность в морской воде благодаря синергетическому эффекту между его металлическими компонентами.

Команда разработала подход, который обеспечивает высокоэффективные и стабильные электрокатализаторы выделения водорода для расщепления морской воды. Исследователи создали крошечные кубические реакторы, в которых катализатор был заключен в защитную оболочку из сульфида молибдена. Ядро катализатора состояло из окислительно-восстановительного активного соединения на основе молибдена на углеродной основе и имело цеолитоподобную упорядоченную нанопористую структуру.
Используя подход, основанный на металлоорганическом каркасе, исследователи объединили предшественники металлокомплексов с линкером имидазолом в присутствии поверхностно-активного вещества для создания цеолитоподобных цинк-молибденовых кубов. Они смешали полученные структуры с тиоацетамидом в этаноле при кипячении с обратным холодильником, чтобы сформировать кубическую фазу оксида молибдена, заключенную в тонкую оболочку из сульфида цинка.

Затем они химически преобразовали кубическую фазу в желаемое окислительно-восстановительное соединение, инкапсулированное в сульфид молибдена, при высокой температуре, а затем селективно протравили внешний слой сульфида цинка, чтобы получить нанореакторы.

Нанореакторы проявили высокую электрокаталитическую активность и стабильность как в пресной, так и в морской воде. «Замечательная активность и стабильность объясняются их уникальной структурой».

В ядре было обнаружено множество активных центров, которые увеличили выработку водорода, а оболочка имела несколько дефектов в своих слоях, особенно отверстия субнанометрового размера, которые позволяли молекулам воды проникать и получать доступ к внутренним активным центрам.

Действуя как кольчуга, панцирь также блокировал и не позволял солям откладываться на активных участках.
Иерархическая архитектура нанореактора изолирует электролиз от побочных реакций. «Подобно умному дому, основная реакция происходит в комнатах, а побочные реакции происходят на заднем дворе».

Хотите верьте, хотите нет, но морская вода является отличной основой для топлива. Это потому, что морская вода содержит смесь таких элементов, как водород, кислород, натрий и других, которые необходимы для процветания жизни на Земле. Топливная часть здесь получается из водорода, содержащегося в морской воде. К сожалению, извлечение газообразного водорода из остальных элементов было довольно сложной задачей, по крайней мере, до сих пор.

Устройство производит то, что приравнивается к топливу из морской воды, впрыскивая морскую воду в систему воронок, которая пропускает ее через систему двойной мембранной фильтрации. Эта система также использует электричество для успешного извлечения водорода из морской воды, эффективно отделяя его от других элементов, обнаруженных в наших океанах. Результаты этого нового исследования показывают, что оно может помочь продвинуть новые усилия по производству низкоуглеродного топлива.

Большим преимуществом здесь было то, что система не создавала кучу вредных побочных продуктов, что они видели в других системах. В большинстве современных систем вода-водород используется однослойная мембрана. Однако на этот раз исследователи объединили два слоя и показали лучший способ контролировать движение ионов в морской воде в рамках эксперимента, что сделало его более эффективным.

Возможность создания водородного топлива с использованием морской воды окажется полезной, поскольку это низкоуглеродное топливо, которое в настоящее время используется для работы электромобилей на топливных элементах и ​​даже работает в качестве варианта длительного хранения для энергетических сетей. Предыдущие попытки получения газообразного водорода требовали пресной или опреснённой воды, и хотя мы видели успешные системы опреснения воды, это намного дороже и энергоёмче.
Это связано с тем, что очистка воды перед ее использованием требует дорогостоящих систем, а также энергии и даже усложняет устройство, тогда как устройство, которое может использовать морскую воду для создания водородного топлива, не потребует этих дополнительных деталей.

Производство водорода из морской воды звучит как мечта!
Это обильно, бесплатно и легко.
Морская вода является почти безграничным источником сырья, и здесь некому выставлять счета за нее. Любой желающий может получить полное ведро бесплатно.
Ключевые игроки отрасли обязательно влюбятся в эту идею.
Процесс извлечения водорода прост. Морская вода содержит большое количество растворенного газообразного водорода. Чтобы его извлечь, нужен простой электролиз – мы даже делали это, будучи подростками на уроках физики!

Вот как это работает
Это естественно, легко хранить и безопасно.
Морская вода считается возобновляемым источником энергии, который может помочь снизить нашу зависимость от ископаемой энергии. И процесс добычи не приводит к выбросам углекислого газа.

Водород можно хранить
Хранящийся водород можно использовать для выработки электроэнергии или привода транспортных средств именно тогда, когда это необходимо.
Это компенсирует перебои в работе других возобновляемых источников энергии – дождливые или безветренные дни. Он идеально подходит для регионов с доступом к большим водоемам, но с небольшим количеством традиционных энергетических ресурсов.
Это может помочь уменьшить глобальное потепление, обеспечить энергетическую безопасность и защитить окружающую среду.

Легко-просто, правда
Процесс энергоемкий: для извлечения водорода из морской воды требуется большое количество энергии, а общая эффективность довольно низкая.
Производство дорогое: создание инфраструктуры требует очень высоких первоначальных инвестиций. Техническое обслуживание также имеет решающее значение, поскольку содержание солей в морской воде может вызвать коррозию и другие технические проблемы.
Места редкие: на этих участках необходимо учитывать глубину и качество воды, а также близость к источникам энергии. Не все регионы подходят для производства водорода из морской воды!
И, наконец, это не так безопасно, как вы думаете!

Этот процесс освобождает газообразный хлор.
Этот газ соединяется с другими природными элементами и образует диоксины, которые загрязняют воду, рыбу и передаются людям и крупным животным, которые едят рыбу.

Хотите несколько примеров? Он сочетается с
Water =>соляная кислота, острое токсическое действие на все формы жизни.
Hydrogen =>хлористый водород, взрывоопасное соединение
Ацетилен — газ, который могут производить некоторые морские организмы, такие как бактерии и некоторые виды водорослей. Он соединяется с дихлорэтаном, взрывоопасным соединением.

Эфир, следовые количества в некоторых видах водорослей. Он соединяется с хлорацетальдегидом, высокотоксичным канцерогенным соединением.
Аммиак, обычно вырабатываемый морскими организмами. Он соединяется с хлорамином, высокотоксичным раздражителем дыхательных путей.
Многообещающая инновация, способная произвести революцию в секторе чистой энергетики.
Производство водорода из морской воды может радикально изменить ситуацию и помочь более устойчивому решению проблемы глобального потепления.
У этого также есть потенциал уменьшить нашу зависимость от ископаемого топлива и двигаться к более чистому, устойчивому и доступному будущему.
Эти обещания позволяют слишком легко упустить из виду множество связанных с этим проблем и рисков.
Это мой призыв к ключевым игрокам в экономике и энергетике: пожалуйста, давайте сделаем глубокий вдох, сядем и подумаем об этом на минутку.

В пресс-релизе исследователи заявили, что работа с морской водой будет более экономичным вариантом, поскольку очистка воды является дорогостоящей, энергозатратной и усложняет устройства. Кроме того, природная пресная вода содержит примеси, которые являются проблематичными для современных технологий, помимо того, что она является ограниченным ресурсом на планете.
Помимо разработки мембранной системы, превращающей морскую воду в водород, команда отметила, что исследование позволило лучше понять, как ионы морской воды движутся через мембраны. Эти знания могут быть применены и в других областях, например, в производстве газообразного кислорода.
Более того, они заявили, что понимание потока ионов ионов в биполярной мембранной системе имеет важное значение для усилий по производству кислорода посредством электролиза, и в их эксперименте команда показала, что биполярная мембрана может генерировать газообразный кислород наряду с производством водорода.
Команда стремится улучшить электроды и мембраны, используя более доступные и легко извлекаемые материалы. Это усовершенствование конструкции может значительно упростить масштабирование системы электролиза до размеров, необходимых для производства водорода для энергоемких видов деятельности, таких как транспортировка.

Продукция реализуется во всех регионах Китая и экспортируется в страны мира. Они продаются более чем в 20 странах и регионах, включая США, Германию, Марокко, Кению, Саудовскую Аравию, Вьетнам, Алжир, Индию, Танзанию и Тайвань. Успешно обеспечиваем такие известные предприятия, как China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group и другие известные предприятия. Существует множество станций гидрогенизации зеленого водорода, таких как Уланчабу, Хайкоу, Хайнань, Хайнань, Хайкоу, Юньнань, Куньмин и т. д., которые предоставляют проекты по производству экологически чистого водорода и водорода.