Блог

May 26, 2023

Получение водорода непосредственно из морской воды с использованием двойного

24 мая 2023 г., Дэвид Краузе Можно ли получить водород из морской воды? Стандартный метод требует очистки воды, что дорого и усложняет устройство. Дэвид Краузе на

24 мая 2023 г., Дэвид Краузе

Можно ли получить водород из морской воды? Стандартный метод требует очистки воды, что дорого и усложняет устройство.Дэвид Краузе в Национальной ускорительной лаборатории SLAC, Стэнфордский университетописывает там новое исследование, в котором используетсяэлектролиз и двойная мембрана непосредственно в морской воде для отделения хлоридов и выделения водорода и гидроксидов. . Системаработает без образования токсичных побочных продуктов, таких как отбеливатель и хлор . Чтобы облегчить масштабирование системы, исследователипланируют создавать электроды и мембраны из более распространенных и легко добываемых материалов. . Извлеченные уроки также могут позволить им разработать более прочные мембраны для изоляции других газов, таких как кислород.

Смесь водорода, кислорода, натрия и других элементов, содержащаяся в морской воде, делает ее жизненно важной для жизни на Земле. Но это жесложная химия затруднила извлечение газообразного водородадля использования чистой энергии.

Теперь исследователи из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики и Стэнфордского университета совместно с сотрудниками Университета Орегона и Манчестерского столичного университета нашли способдобывать водород из океана, пропуская морскую воду через двухмембранную систему и используя электричество . Их инновационная конструкция оказалась успешной при производстве газообразного водорода.без образования большого количества вредных побочных продуктов . Результаты их изучения,опубликовано в Джоуле, может помочь продвинуть усилия по производству низкоуглеродного топлива.

«Многие системы вода-водород сегодня пытаются использовать однослойную или однослойную мембрану. Наше исследование объединило два уровня», — сказал Адам Ниландер, научный сотрудник Центра изучения интерфейсов и катализа SUNCAT, совместного института SLAC и Стэнфорда. «Эта мембранная архитектура позволила нам контролировать движение ионов в морской воде.в нашем эксперименте».

Водород — это низкоуглеродное топливо, которое в настоящее время используется во многих целях, например, для работы электромобилей на топливных элементах, а также в качестве варианта долговременного хранения энергии — такого, который подходит для хранения энергии в течение недель, месяцев или дольше — для электрических сетей. .

Многие попытки получить газообразный водород начинаются с пресной или опресненной воды. , но эти методы могут быть дорогими и энергоемкими. С очищенной водой легче работать, потому что в ней плавает меньше веществ – химических элементов или молекул. Однако очистка воды обходится дорого, требует энергии и усложняет устройства, говорят исследователи. Другой вариант, природная пресная вода, также содержит ряд примесей, которые проблематичны для современных технологий, а также является более ограниченным ресурсом на планете, говорят они.

Для работы с морской водой команда внедрила биполярную или двухслойную мембранную систему и протестировала ее с помощьюэлектролиз , метод, который использует электричество для управления ионами или заряженными элементами для запуска желаемой реакции. Они начали свой дизайн сконтроль самого вредного элемента для морской воды – хлорида– сказал Джозеф Перриман, постдокторант SLAC и Стэнфордского университета.

Изображение созданной командой биполярной мембранной системы, преобразующей морскую воду в газообразный водород / ИЗОБРАЖЕНИЕ: Нина Фудзикава/Национальная ускорительная лаборатория SLAC

«В морской воде есть много химически активных веществ, которые могут мешать реакции воды с водородом, и хлорид натрия, который делает морскую воду соленой, является одним из главных виновников», — сказал Перриман. "В частности,хлорид, попадающий на анод и окисляющийся, сокращает срок службы электролизной системы.и фактически может стать небезопасным из-затоксичныйприрода продуктов окисления, которые включают молекулярный хлор и отбеливатель».

Биполярная мембрана в эксперименте обеспечивает доступ к условиям, необходимым для образования газообразного водорода, и предотвращает попадание хлорида в реакционный центр.