Морската вода е един от най-изобилните ресурси на земята, предлагащ обещание както като източник на водород — желан като източник на чиста енергия — така и на питейна вода в сухи климатични условия. Но дори когато технологиите за разделяне на водата, способни да произвеждат водород от сладка вода, станаха по-ефективни, морската вода остава предизвикателство.

Изследователи от университета в Хюстън съобщиха за значителен пробив с нов катализатор за реакция на отделяне на кислород, който, комбиниран с катализатор на реакция на отделяне на водород, постигна плътност на тока, способна да поддържа индустриалните изисквания, като същевременно изисква относително ниско напрежение за стартиране на електролиза на морска вода.

Изследователите казват, че устройството, съставено от евтини нитриди на неблагородни метали, успява да избегне много от препятствията, които са ограничили предишни опити за евтино производство на водород или безопасна питейна вода от морска вода. Работата е описана в Nature Communications.

Zhifeng Ren, директор на Тексаския център за свръхпроводимост в UH и съответен автор на статията, каза, че основната пречка е липсата на катализатор, който може ефективно да разделя морската вода, за да произведе водород, без също така да освобождава йони на натрий, хлор, калций и други компоненти на морската вода, които веднъж освободени могат да се утаят върху катализатора и да го направят неактивен. Хлорните йони са особено проблематични, отчасти защото хлорът изисква само малко по-високо напрежение, за да се освободи, отколкото е необходимо за освобождаване на водород.

Изследователите тестваха катализаторите с морска вода, извлечена от залива Галвестън край бреговете на Тексас. Рен, професор по физика на MD Anderson в UH, каза, че ще работи и с отпадъчни води, осигурявайки друг източник на водород от вода, която иначе е неизползваема без скъпоструващо пречистване.

„Повечето хора използват чиста прясна вода, за да произвеждат водород чрез разделяне на водата“, каза той. „Но наличието на чиста прясна вода е ограничено.“

За да се справят с предизвикателствата, изследователите проектираха и синтезираха триизмерен катализатор за реакция на отделяне на кислород от ядро-обвивка, използвайки нитрид на преходен метал, с наночастици, направени от съединение никел-желязо-нитрид и нанопръчки от никел-молибден-нитрид върху пореста никелова пяна.

Първият автор Luo Yu, постдокторантски изследовател в UH, който също е свързан с Централния китайски нормален университет, каза, че новият катализатор за реакция на отделяне на кислород е съчетан с по-рано докладван катализатор за реакция на отделяне на водород от нанопръчки от никел-молибден-нитрид.

Катализаторите са интегрирани в двуелектроден алкален електролизатор, който може да се захранва от отпадна топлина чрез термоелектрическо устройство или от AA батерия.

Напреженията на клетките, необходими за получаване на плътност на тока от 100 милиампера на квадратен сантиметър (мярка за плътност на тока или mA cm-2), варират от 1,564 V до 1,581 V.

Напрежението е значително, каза Ю, защото докато за производството на водород е необходимо напрежение от най-малко 1,23 V, хлорът се произвежда при напрежение от 1,73 V, което означава, че устройството трябва да може да произведе значими нива на плътност на тока с напрежение между двете нива.

В допълнение към Ren и Yu, изследователите на статията включват Qing Zhu, Shaowei Song, Brian McElhennyy, Dezhi Wang, Chunzheng Wu, Zhaojun Qin, Jiming Bao и Shuo Chen, всички от UH; и Ying Yu от Централен китайски нормален университет.

Получавайте най-новите научни новини с безплатните имейл бюлетини на ScienceDaily, актуализирани ежедневно и ежеседмично. Или преглеждайте ежечасно актуализирани новинарски емисии във вашия RSS четец:

Кажете ни какво мислите за ScienceDaily — приветстваме както положителните, така и отрицателните коментари. Имате ли проблеми с използването на сайта? въпроси?