Výroba vodíku z mořské vody

Mořská voda, která tvoří více než 95 % vody na Zemi, by se mohla stát klíčovým zdrojem v udržitelné výrobě čistého vodíkového paliva s použitím katalyzátorů na štěpení vody vyvinutých týmem pod vedením KAUST.

Dělení vody by mohlo nabídnout přitažlivou cestu k uhlíkové neutralitě, zejména ve spojení s obnovitelnými zdroji energie, jako je solární a větrná energie. Dělení vody zahrnuje rozklad vody v elektrochemickém článku za vzniku vodíku na katodě, zatímco na anodě vzniká kyslík pod aplikovaným napětím. Katalyzátory vývoje vodíku a kyslíku, které fungují dobře ve sladké vodě, se však stávají méně účinnými v mořské vodě kvůli hojným iontům, které mohou podporovat nežádoucí reakce a jedovaté katalyzátory.

Vysoce korozivní chloridové ionty přítomné v mořské vodě podléhají složitým reakcím, které soutěží s vývojem kyslíku a vytvářejí škodlivé sloučeniny, jako je chlornan. Protože produkce vodíku závisí na stabilních a účinných reakcích na obou elektrodách, jsou tyto ionty velkou výzvou pro štěpení mořské vody.

Chemist vysvětluje, že k tvorbě chlornanu může dojít, protože vyžaduje nižší provozní napětí, aby vyhověl průmyslovým potřebám, než reakce na vývoj kyslíku.

Jedním ze způsobů, jak tento problém vyřešit, je navrhnout selektivní anodové katalyzátory s nižšími požadavky na napětí. Nikl-iridiový jednovrstvý anodový katalyzátor vykazoval lepší výkon a stabilitu v mořské vodě díky synergickým účinkům mezi jeho kovovými složkami.

Tým navrhl přístup, který poskytuje vysoce účinné a stabilní elektrokatalyzátory pro vývoj vodíku pro štěpení mořské vody. Vědci vytvořili malé krychlové reaktory, ve kterých byl katalyzátor uzavřen v ochranném obalu ze sulfidu molybdenu. Jádro katalyzátoru sestávalo z uhlíkem nesené redoxně aktivní sloučeniny na bázi molybdenu a vyznačovalo se uspořádanou nanoporézní strukturou podobnou zeolitu.
Pomocí přístupu založeného na kovové organické struktuře výzkumníci kombinovali prekurzory kovových komplexů s linkerem imidazolem v přítomnosti povrchově aktivní látky, aby vytvořili zeolitové zinko-molybdenové kostky. Výsledné struktury smíchali s thioacetamidem v ethanolu pod zpětným chladičem za vzniku kubické fáze oxidu molybdenu uzavřeného v tenké slupce sulfidu zinečnatého.

Dále chemicky přeměnili kubickou fázi na požadovanou redox aktivní sloučeninu zapouzdřenou sirníkem molybdeničitým při vysoké teplotě před selektivním leptáním vnější vrstvy sulfidu zinečnatého, aby se získaly nanoreaktory.

Nanoreaktory vykazovaly vysokou elektrokatalytickou aktivitu a stabilitu ve sladké i mořské vodě. "Pozoruhodná aktivita a stabilita jsou připisovány jejich jedinečné struktuře."

Jádro vykazovalo četná aktivní místa, která zesílila produkci vodíku, a plášť vykazoval několik defektů ve svých vrstvách, zejména díry o velikosti subnanometrů, které umožňovaly molekulám vody pronikat a přistupovat k vnitřním aktivním místům.

Skořápka, která fungovala jako řetězová pošta, také blokovala a bránila ukládání solí na aktivní místa.
Hierarchická architektura nanoreaktoru izoluje elektrolýzu od vedlejších reakcí. "Podobně jako v chytrém domě se hlavní reakce odehrává v místnostech, zatímco vedlejší reakce se odehrávají na dvorku."

Věřte nebo ne, mořská voda je vynikající základnou pro palivo. Mořská voda totiž obsahuje koktejl prvků, jako je vodík, kyslík, sodík a další, které jsou všechny nezbytné pro život na Zemi. Palivová část zde pochází z vodíku nalezeného v mořské vodě. Bohužel, vytáhnout plynný vodík ze zbytku prvků byl docela problém, alespoň doteď.

Zařízení vyrábí to, co se rovná palivu z mořské vody, vstřikováním mořské vody do trychtýřového systému, který ji prohání přes dvoumembránový filtrační systém. Tento systém také využívá elektřinu k úspěšnému vytažení vodíku z mořské vody, čímž jej účinně oddělí od ostatních prvků nacházejících se v našich oceánech. Výsledky této nové studie ukazují, že by mohla pomoci urychlit nové snahy o výrobu nízkouhlíkových paliv.

Velkou výhrou zde bylo, že systém nevytvořil hromadu škodlivých vedlejších produktů, což je něco, co viděli v jiných systémech. Většina současných systémů voda-vodík používá jednovrstvou membránu. Tentokrát však vědci spojili dvě vrstvy dohromady a ukázalo se, že je lepší způsob, jak kontrolovat způsob, jakým se ionty v mořské vodě pohybují v rámci experimentu, což jej zefektivnilo.

Schopnost vytvářet vodíkové palivo pomocí mořské vody by se ukázala jako užitečná, protože se jedná o nízkouhlíkové palivo, které se v současnosti používá k pohonu elektrických vozidel s palivovými články, a dokonce funguje jako možnost dlouhodobého skladování pro energetické sítě. Předchozí pokusy vyrobit plynný vodík vyžadují čerstvou nebo odsolenou vodu, a přestože jsme viděli úspěšné systémy odsolování vody, je to mnohem dražší a energeticky náročnější.
Je to proto, že čištění vody před použitím vyžaduje drahé systémy, energii a dokonce i větší složitost zařízení, zatímco zařízení, které může používat mořskou vodu k výrobě vodíkového paliva, by tyto další součásti nevyžadovalo.

Výroba vodíku z mořské vody zní jako splněný sen!
Je hojný, bezplatný a snadný.
Mořská voda je téměř neomezeným zdrojem surovin a není tu nikdo, kdo by ji fakturoval. Kdokoli toho může získat plný kbelík zdarma.
Klíčoví hráči v oboru se do této myšlenky určitě zamilují.
Proces extrakce vodíku je snadný. Mořská voda obsahuje velké množství rozpuštěného plynného vodíku. K jeho extrakci je zapotřebí jednoduchá elektrolýza – to jsme dokonce dělali jako teenageři v hodinách fyziky!

Zde je návod, jak to funguje
Je přírodní, skladná a bezpečná
Mořská voda je považována za obnovitelný zdroj energie, který by mohl pomoci snížit naši závislost na fosilní energii. A proces extrakce nevytváří uhlíkové emise.

Vodík lze skladovat
Uložený vodík lze použít k výrobě elektřiny nebo pohonu vozidel přesně v případě potřeby.
Vyrovnává přerušování ostatních obnovitelných zdrojů – deštivé nebo bezvětrné dny. Je ideální pro regiony s přístupem k velkým objemům mořské vody, ale s malým počtem konvenčních zdrojů energie.
Může pomoci snížit globální oteplování, zajistit energetickou bezpečnost a chránit životní prostředí.

Snadno, opravdu
Proces je energeticky náročný: Těžba vodíku z mořské vody vyžaduje velké množství energie a celková účinnost je poměrně nízká.
Výroba je nákladná: Vybudování infrastruktury vyžaduje velmi vysoké počáteční investice. Údržba je také zásadní, protože obsah soli v mořské vodě může způsobit korozi a další technické problémy.
Místa jsou vzácná: Tato místa musí vzít v úvahu hloubku a kvalitu vody a také blízkost zdrojů energie. Ne všechny regiony jsou vhodné pro výrobu vodíku z mořské vody!
A nakonec to není tak bezpečné, jak byste si mysleli!

Proces uvolňuje plynný chlór.
Tento plyn se kombinuje s dalšími přírodními prvky a tvoří dioxiny, které znečišťují vodu, kontaminují ryby a přenášejí se na lidi a větší zvířata, která ryby požírají.

Chcete nějaké příklady Kombinuje se s
Water =>kyselina chlorovodíková, akutní toxický účinek na všechny formy života.
Hydrogen =>plynný chlorovodík, vysoce výbušná sloučenina
Acetylen, plyn, který mohou produkovat některé mořské organismy, jako jsou bakterie a některé druhy řas. Spojuje se do dichlorethanu, vysoce výbušné sloučeniny.

Éter, stopová množství v určitých druzích řas. Slučuje se do chloracetaldehydu, vysoce toxické, karcinogenní sloučeniny.
Amoniak, běžně produkovaný mořskými organismy. Slučuje se do chloraminů, což je vysoce toxická látka dráždící dýchací cesty.
Slibná inovace s potenciálem způsobit revoluci v sektoru čisté energie
Produkce vodíku z mořské vody by mohla znamenat drastický rozdíl a pomoci řešit globální oteplování udržitelnějším způsobem.
Má také potenciál snížit naši závislost na fosilních palivech a přejít k čistší, udržitelnější a dostupnější budoucnosti.
Díky těmto slibům je až příliš snadné přehlédnout mnoho výzev a rizik, která s tím souvisí.
Toto je moje prosba k ekonomickým a energetickým klíčovým hráčům: Prosím, zhluboka se nadechněte, posaďte se a na chvíli o tom přemýšlejte.

Vědci v tiskové zprávě uvedli, že práce s mořskou vodou by byla ekonomičtější variantou, protože čištění vody je drahé, energeticky náročné a zařízení komplikuje. Kromě toho přírodní sladká voda obsahuje nečistoty, které jsou problematické pro moderní technologie, kromě toho, že jsou omezeným zdrojem na planetě.
Kromě vývoje membránového systému z mořské vody na vodík tým poznamenal, že studie poskytla lepší celkové pochopení toho, jak se ionty mořské vody pohybují přes membrány. Tyto znalosti by mohly být použity v jiných oblastech, jako je výroba plynného kyslíku.
Kromě toho uvedli, že porozumění toku iontů a přeměně v bipolárním membránovém systému je nezbytné pro úsilí o produkci kyslíku elektrolýzou a tým ukázal, že bipolární membrána by v jejich experimentu mohla generovat plynný kyslík spolu s produkcí vodíku.
Cílem týmu je zlepšit elektrody a membrány pomocí snadněji dostupných a snadno extrahovaných materiálů. Toto vylepšení v designu by mohlo výrazně zjednodušit škálování systému elektrolýzy na velikost nezbytnou pro generování vodíku pro energeticky náročné činnosti, jako je doprava.

Produkty se prodávají ve všech regionech Číny a vyvážejí se do zemí po celém světě. Byly prodávány ve více než 20 zemích a regionech včetně Spojených států, Německa, Maroka, Keni, Saúdské Arábie, Vietnamu, Alžírska, Indie, Tanzanie a Tchaj-wanu. Úspěšně poskytly známé podniky, jako jsou China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group a další známé podniky. Existuje mnoho stanic na hydrogenaci zeleného vodíku, jako jsou Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming atd., které poskytují zelené projekty a projekty na výrobu vodíku.