Morska voda je jedan od najzastupljenijih resursa na zemlji, koji obećava i kao izvor vodonika – poželjan kao izvor čiste energije – i vode za piće u sušnim klimama. Ali čak i kada su tehnologije cijepanja vode koje mogu proizvesti vodonik iz slatke vode postale učinkovitije, morska voda ostaje izazov.

Istraživači sa Univerziteta u Houstonu izvijestili su o značajnom proboju s novim katalizatorom reakcije evolucije kisika koji je, u kombinaciji s katalizatorom reakcije evolucije vodika, postigao gustoće struje sposobne podržati industrijske zahtjeve dok je zahtijevao relativno nizak napon za pokretanje elektrolize morske vode.

Istraživači kažu da uređaj, sastavljen od nitrida jeftinih neplemenitih metala, uspijeva izbjeći mnoge prepreke koje su ograničavale ranije pokušaje da se iz morske vode jeftino proizvede vodonik ili sigurna voda za piće. Rad je opisan u Nature Communications.

Zhifeng Ren, direktor Teksaškog centra za supravodljivost u UH i odgovarajući autor za novine, rekao je da je glavna prepreka nedostatak katalizatora koji može efikasno razdvojiti morsku vodu za proizvodnju vodonika bez stvaranja slobodnih jona natrijuma, hlora, kalcijuma i druge komponente morske vode, koje se nakon oslobađanja mogu taložiti na katalizatoru i učiniti ga neaktivnim. Joni hlora su posebno problematični, dijelom zato što hlor zahtijeva samo nešto veći napon za oslobađanje nego što je potreban za oslobađanje vodonika.

Istraživači su testirali katalizatore morskom vodom iz zaljeva Galveston kod obale Teksasa. Ren, profesor fizike na katedri MD Anderson na UH, rekao je da će raditi i sa otpadnim vodama, pružajući još jedan izvor vodonika iz vode koji je inače neupotrebljiv bez skupog tretmana.

„Većina ljudi koristi čistu slatku vodu za proizvodnju vodonika cijepanjem vode“, rekao je. “Ali dostupnost čiste slatke vode je ograničena.”

Kako bi odgovorili na izazove, istraživači su dizajnirali i sintetizirali trodimenzionalni katalizator reakcije jezgro-ljuska evolucije kisika koristeći prijelazni metal-nitrid, s nanočesticama napravljenim od spoja nikla-gvožđe-nitrid i nanošipčića nikla-molibden-nitrida na poroznoj peni nikla.

Prvi autor Luo Yu, postdoktorski istraživač na UH, koji je također povezan sa Central China Normal University, rekao je da je novi katalizator reakcije evolucije kisika uparen s prethodno prijavljenim katalizatorom reakcije evolucije vodonika od nanošipka nikl-molibden-nitrida.

Katalizatori su integrirani u alkalni elektrolizator s dvije elektrode, koji se može napajati otpadnom toplinom preko termoelektričnog uređaja ili AA baterije.

Naponi ćelije potrebni za proizvodnju gustine struje od 100 miliampera po kvadratnom centimetru (mjera gustine struje, ili mA cm-2) kretali su se od 1,564 V do 1,581 V.

Napon je značajan, rekao je Yu, jer dok je za proizvodnju vodonika potreban napon od najmanje 1,23 V, hlor se proizvodi na naponu od 1,73 V, što znači da je uređaj morao biti u stanju da proizvede značajne nivoe gustine struje sa naponom između dva nivoa.

Pored Rena i Yua, istraživači u radu su Qing Zhu, Shaowei Song, Brian McElhennyy, Dezhi Wang, Chunzheng Wu, Zhaojun Qin, Jiming Bao i Shuo Chen, svi iz UH; i Ying Yu sa Central China Normal University.

Dobijte najnovije vijesti iz nauke uz besplatne biltene e-pošte ScienceDaily, koji se ažuriraju svakodnevno i sedmično. Ili pogledajte svaki sat ažurirane vijesti u vašem RSS čitaču:

Recite nam šta mislite o ScienceDaily-u - pozdravljamo i pozitivne i negativne komentare. Imate li problema s korištenjem stranice? Pitanja?