Proizvodnja vodika iz morske vode

Morska voda, ki obsega več kot 95 % vode na Zemlji, bi lahko postala ključni vir pri trajnostni proizvodnji čistega vodikovega goriva z uporabo katalizatorjev za ločevanje vode, ki jih je razvila ekipa pod vodstvom KAUST.

Delitev vode bi lahko ponudila privlačen način za ogljično nevtralnost, zlasti v povezavi z obnovljivimi viri energije, kot sta sončna in vetrna energija. Delitev vode vključuje razgradnjo vode v elektrokemični celici, da na katodi nastane vodik, medtem ko na anodi pod uporabljeno napetostjo nastane kisik. Vendar katalizatorji za sproščanje vodika in kisika, ki dobro delujejo v sladki vodi, postanejo manj učinkoviti v morski vodi zaradi obilice ionov, ki lahko spodbujajo neželene reakcije in zastrupijo katalizatorje.

Zelo jedki kloridni ioni, prisotni v morski vodi, so podvrženi zapletenim reakcijam, ki tekmujejo z nastajanjem kisika in ustvarjajo škodljive spojine, kot je hipoklorit. Ker je proizvodnja vodika odvisna od stabilnih in učinkovitih reakcij na obeh elektrodah, so ti ioni velik izziv za cepljenje morske vode.

Kemik pojasnjuje, da lahko pride do tvorbe hipoklorita, ker zahteva nižjo delovno napetost za izpolnjevanje industrijskih potreb kot reakcija sproščanja kisika.

Eden od načinov za reševanje te težave je oblikovanje selektivnih anodnih katalizatorjev z nižjimi napetostnimi zahtevami. Enoplastni anodni katalizator nikelj-iridij je pokazal izboljšano učinkovitost in stabilnost v morski vodi zaradi sinergijskih učinkov med svojimi kovinskimi komponentami.

Ekipa je zasnovala pristop, ki zagotavlja visoko učinkovite in stabilne elektrokatalizatorje za nastajanje vodika za cepitev morske vode. Raziskovalci so ustvarili majhne kubične reaktorje, v katerih je bil katalizator obdan z zaščitno lupino iz molibdenovega sulfida. Jedro katalizatorja je bilo sestavljeno iz redoks aktivne spojine na osnovi molibdena na osnovi ogljika in je vsebovalo zeolitu podobno urejeno nanoporozno strukturo.
Z uporabo pristopa, ki temelji na kovinskem organskem ogrodju, so raziskovalci združili prekurzorje kovinskega kompleksa s povezovalnim imidazolom v prisotnosti površinsko aktivne snovi, da bi ustvarili zeolitu podobne cink-molibdenove kocke. Dobljene strukture so zmešali s tioacetamidom v etanolu pod refluksom, da so tvorili fazo kubičnega molibdenovega oksida, omejeno v tanko lupino cinkovega sulfida.

Nato so kemično pretvorili kubično fazo v želeno redoks aktivno spojino, inkapsulirano z molibdenovim sulfidom, pri visoki temperaturi, preden so selektivno jedkali zunanjo plast cinkovega sulfida, da so dobili nanoreaktorje.

Nanoreaktorji so pokazali visoko elektrokatalitsko aktivnost in stabilnost tako v sladki vodi kot v morski vodi. "Izjemna aktivnost in stabilnost se pripisujeta njihovi edinstveni strukturi."

Jedro je pokazalo številna aktivna mesta, ki so povečala proizvodnjo vodika, lupina pa je predstavljala več napak v svojih plasteh, zlasti subnanometrske luknje, ki so molekulam vode omogočale prodiranje in dostop do notranjih aktivnih mest.

Lupina je delovala kot verižna oklepa in blokirala in preprečila odlaganje soli na aktivnih mestih.
Hierarhična arhitektura nanoreaktorja izolira elektrolizo od stranskih reakcij. "Podobno kot pri pametni hiši se glavna reakcija zgodi v sobah, stranske reakcije pa na dvorišču."

Verjeli ali ne, morska voda je odlična osnova za gorivo. To je zato, ker morska voda vsebuje koktajl elementov, kot so vodik, kisik, natrij in drugi, ki so vsi bistveni za življenje na Zemlji. Del goriva prihaja iz vodika, ki ga najdemo v morski vodi. Na žalost je bilo pridobivanje vodikovega plina iz preostalih elementov precejšen izziv, vsaj do zdaj.

Naprava naredi tisto, kar je enako kot gorivo iz morske vode, z vbrizgavanjem morske vode v sistem lijakov, ki jo poganja skozi filtrirni sistem z dvojno membrano. Ta sistem prav tako uporablja elektriko za uspešno črpanje vodika iz morske vode in ga učinkovito loči od drugih elementov, ki jih najdemo v naših oceanih. Rezultati te nove študije kažejo, da bi lahko pomagala pospešiti nova prizadevanja za proizvodnjo nizkoogljičnih goriv.

Velika zmaga tukaj je bila, da sistem ni ustvaril kopice škodljivih stranskih produktov, kar so opazili v drugih sistemih. Večina trenutnih sistemov voda-vodik uporablja enoslojno membrano. Toda tokrat so raziskovalci združili dve plasti in pokazali boljši način za nadzor nad načinom, kako se ioni v morski vodi gibljejo znotraj poskusa, zaradi česar je bil učinkovitejši.

Možnost ustvarjanja vodikovega goriva z uporabo morske vode bi se izkazala za koristno, ker je to gorivo z nizko vsebnostjo ogljika, ki se trenutno uporablja za pogon električnih vozil na gorivne celice in deluje celo kot možnost dolgoročnega shranjevanja za energetska omrežja. Prejšnji poskusi izdelave vodikovega plina zahtevajo svežo ali razsoljeno vodo, in čeprav smo videli uspešne sisteme za razsoljevanje vode, je veliko dražji in energetsko intenzivnejši.
To je zato, ker čiščenje vode pred uporabo zahteva drage sisteme, pa tudi energijo in celo dodatno zapletenost naprave, medtem ko naprava, ki lahko uporablja morsko vodo za ustvarjanje vodikovega goriva, ne bi zahtevala teh dodatnih delov.

Proizvodnja vodika iz morske vode se sliši kot uresničitev sanj!
Je obilen, brezplačen in enostaven.
Morska voda je skoraj neomejen vir surovin in tukaj ni nikogar, ki bi ji izdal račun. Vsakdo ga lahko dobi polno vedro brezplačno.
Ključni akterji v industriji se bodo zagotovo zaljubili v idejo.
Postopek pridobivanja vodika je enostaven. Morska voda vsebuje veliko količino raztopljenega vodika. Za pridobivanje je potrebna preprosta elektroliza – to smo počeli celo kot najstniki pri pouku fizike!

Evo, kako deluje
Je naraven, skladiščen in varen
Morska voda velja za obnovljiv vir energije, ki bi lahko pomagal zmanjšati našo odvisnost od fosilne energije. In postopek ekstrakcije ne povzroča emisij ogljika.

Vodik je mogoče shraniti
Shranjeni vodik se lahko uporabi za proizvodnjo električne energije ali pogon vozil točno takrat, ko je to potrebno.
Nadomešča prekinitve drugih obnovljivih virov – deževne dni ali dneve brez vetra. Popoln je za regije z dostopom do velikih teles morske vode, vendar z malo običajnimi viri energije.
Lahko pomaga zmanjšati globalno segrevanje, zagotoviti energetsko varnost in zaščititi okolje.

Enostavno, res
Postopek je energetsko intenziven: pridobivanje vodika iz morske vode zahteva veliko energije, splošna učinkovitost pa je precej nizka.
Proizvodnja je draga: izgradnja infrastrukture zahteva zelo visoko začetno investicijo. Vzdrževanje je prav tako ključnega pomena, saj lahko vsebnost soli v morski vodi povzroči korozijo in druge tehnične težave.
Lokacije so redke: pri teh lokacijah je treba upoštevati globino in kakovost vode ter bližino energetskih virov. Vse regije niso primerne za proizvodnjo vodika iz morske vode!
In končno, ni tako varno, kot bi si mislili!

Postopek sprosti plin klor.
Ta plin se združuje z drugimi naravnimi elementi in tvori dioksine, ki onesnažujejo vodo, onesnažujejo ribe in se prenašajo na ljudi in večje živali, ki jedo ribe.

Ali želite nekaj primerov Združuje z
Water =>klorovodikova kislina, akutni toksični učinek na vse oblike življenja.
Hydrogen =>vodikov klorid, zelo eksplozivna spojina
Acetilen, plin, ki ga lahko proizvajajo nekateri morski organizmi, kot so bakterije in nekatere vrste alg. Združi se v dikloroetan, zelo eksplozivno spojino.

Eter, količine v sledovih v nekaterih vrstah alg. Združi se v kloroacetaldehid, zelo strupeno, rakotvorno spojino.
Amoniak, ki ga običajno proizvajajo morski organizmi. Združuje se v kloramine, zelo strupeno dražilno sredstvo za dihala.
Obetavna inovacija s potencialom za revolucijo v sektorju čiste energije
Proizvodnja vodika iz morske vode bi lahko imela drastično razliko in pomagala pri reševanju globalnega segrevanja na bolj trajnosten način.
Prav tako lahko zmanjša našo odvisnost od fosilnih goriv in se premakne v čistejšo ter bolj trajnostno in cenovno dostopno prihodnost.
Zaradi teh obljub je preveč enostavno spregledati številne izzive in tveganja.
To je moj poziv ključnim gospodarskim in energetskim akterjem: prosim, globoko vdihnimo, se usedimo in za trenutek razmislimo o tem.

Raziskovalci so v sporočilu za javnost povedali, da bi bilo delo z morsko vodo bolj ekonomična možnost, saj je čiščenje vode drago, energetsko intenzivno in dodatno zaplete naprave. Poleg tega naravna sladka voda vsebuje nečistoče, ki so problematične za sodobno tehnologijo, poleg tega pa je omejen vir na planetu.
Poleg razvoja membranskega sistema morska voda-vodik je ekipa ugotovila, da je študija zagotovila boljše splošno razumevanje, kako se ioni morske vode premikajo skozi membrane. To znanje bi lahko uporabili na drugih področjih, kot je proizvodnja kisika.
Poleg tega so povedali, da je razumevanje ionskega toka in pretvorbe v bipolarnem membranskem sistemu bistvenega pomena za prizadevanje za proizvodnjo kisika z elektrolizo, in ekipa je pokazala, da bi bipolarna membrana lahko ustvarila plin kisika skupaj s proizvodnjo vodika v njihovem poskusu.
Cilj ekipe je izboljšati elektrode in membrane z uporabo bolj dostopnih in enostavno ekstrahiranih materialov. Ta izboljšava v zasnovi bi lahko poenostavila prilagajanje sistema elektrolize na velikost, ki je potrebna za proizvodnjo vodika za energetsko intenzivne dejavnosti, kot je transport.

Izdelki se prodajajo v vseh regijah Kitajske in izvažajo v države po vsem svetu. Prodane so bile v več kot 20 državah in regijah, vključno z Združenimi državami, Nemčijo, Marokom, Kenijo, Savdsko Arabijo, Vietnamom, Alžirijo, Indijo, Tanzanijo in Tajvanom. Uspešno je zagotovil dobro znana podjetja, kot so China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group in druga znana podjetja. Obstaja veliko postaj za hidrogeniranje zelenega vodika, kot so Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming itd., ki zagotavljajo zelene projekte in projekte za proizvodnjo vodika.