Университет Аделаиды (Adelaide University) проводит исследования, направленные на предотвращение использования постоянно истощающихся источников пресной воды
Автор: Эврим Язгин (Evrim Yazgin)
(cosmosmagazine.com) - Это новое исследование расщепления морской воды для производства водорода, совсем не направленное на уменьшение Красного моря, может стать научным чудом, которое поставит нас на путь замены ископаемого топлива экологически чистой альтернативой.
«Мы достигли почти 100-процентной эффективности при расщеплении природной морской воды на кислород и водород с целью производства «зеленого» водорода путем электролиза, используя дешевый катализатор из недрагоценных металлов в промышленном электролизере», - говорит руководитель проекта профессор Ши-Чжан Цяо (Shi-Zhang Qiao) из Школы химического машиностроения (School of Chemical Engineering) Университета Аделаиды.
Электролиз - это процесс расщепления воды (H2O) на водород и кислород с помощью электричества. Итак, сам процесс требует энергии.
Для этого процесса также требуются катализаторы. Но не все катализаторы одинаковы. Катализаторы, используемые в электролизе, обычно основаны на редких драгоценных металлах, таких как иридий, рутений и платина.
Типичными катализаторами из неблагородных металлов являются катализаторы на основе оксидов переходных металлов, например, оксид кобальта, покрытый оксидом хрома.
Новый прорыв в расщеплении морской воды для производства «зеленой» энергии был достигнут путем добавления слоя кислоты Льюиса (Lewis acid, определенного типа кислоты, например, оксида хрома (III), Cr2O3) поверх катализатора на основе оксида переходного металла.
При использовании более дешевых материалов процесс оказался очень эффективным.
«Производительность промышленного электролизера с нашими катализаторами, работающими в морской воде, близка к производительности платино-иридиевых катализаторов, работающих с исходным сырьем из высокоочищенной деионизированной воды», - объясняет доцент Университета Аделаиды Яо Чжэн (Yao Zheng).
Другой типичной частью процесса электролиза является некоторый вид обработки воды. По этой причине пресная вода является основным источником «зеленого» водорода. Но пресной воды становится все меньше.
Итак, ученые рассчитывают использовать морскую воду, особенно в регионах с протяженными береговыми линиями и большим количеством солнечного света.
«Мы использовали морскую воду в качестве исходного сырья без необходимости каких-либо процессов предварительной обработки, таких как десоляция с помощью метода обратного осмоса, очистка или подщелачивание, - добавляет Чжэн. - Существующие электролизеры работают на водном электролите высокой степени очистки. Растущий спрос на водород для частичной или полной замены энергии, вырабатываемой на основе применения ископаемого топлива, значительно увеличит нехватку все более ограниченных ресурсов пресной воды».
Электролиз морской воды является относительно новым методом по сравнению с электролизом чистой воды. К осложнениям относятся побочные реакции на электродах, а также коррозия.
«Всегда необходимо очищать загрязненную воду до уровня чистоты воды, применяемой для обычных электролизеров, включая опреснение и деионизацию, что увеличивает стоимость эксплуатации и обслуживания процессов, - говорит Чжэн. - Наша работа предлагает решение для прямого использования морской воды без систем предварительной обработки и добавления щелочи, что демонстрирует производительность, аналогичную эффективности существующего электролизера чистой воды на основе металлов».
Группа ученых надеется масштабировать свой эксперимент для промышленного производства при создании водородных топливных элементов и синтезе аммиака.
Исследование этих ученых опубликовано в журнале Nature Energy.
