Mořská voda je jedním z nejhojnějších zdrojů na Zemi a nabízí příslib jak jako zdroj vodíku – žádoucího jako zdroj čisté energie – tak i jako pitná voda v suchých podnebích. Ale i když se technologie štěpení vody schopné produkovat vodík ze sladké vody staly účinnějšími, mořská voda zůstává výzvou.

Výzkumníci z University of Houston oznámili významný průlom s novým reakčním katalyzátorem pro vývoj kyslíku, který v kombinaci s reakčním katalyzátorem pro vývoj vodíku dosáhl proudových hustot schopných podporovat průmyslové požadavky a zároveň vyžadoval relativně nízké napětí pro zahájení elektrolýzy mořské vody.

Výzkumníci tvrdí, že zařízení, složené z levných nitridů neušlechtilých kovů, se dokáže vyhnout mnoha překážkám, které omezovaly dřívější pokusy o levnou výrobu vodíku nebo bezpečné pitné vody z mořské vody. Práce je popsána v Nature Communications.

Zhifeng Ren, ředitel Texaského centra pro supravodivost v UH a odpovídající autor článku, uvedl, že hlavní překážkou je nedostatek katalyzátoru, který by mohl účinně štěpit mořskou vodu za vzniku vodíku, aniž by zároveň uvolňoval ionty sodíku, chlóru a vápníku. a další složky mořské vody, které se po uvolnění mohou usadit na katalyzátoru a učinit jej neaktivním. Chlorové ionty jsou obzvláště problematické, zčásti proto, že chlor vyžaduje k uvolnění jen mírně vyšší napětí, než je potřeba k uvolnění vodíku.

Vědci testovali katalyzátory s mořskou vodou čerpanou z Galveston Bay u texaského pobřeží. Ren, MD Anderson, profesor fyziky na UH, řekl, že by to fungovalo také s odpadními vodami a poskytlo další zdroj vodíku z vody, která je jinak nepoužitelná bez nákladné úpravy.

"Většina lidí používá čistou sladkou vodu k výrobě vodíku štěpením vody," řekl. "Ale dostupnost čisté sladké vody je omezená."

K řešení problémů výzkumníci navrhli a syntetizovali trojrozměrný reakční katalyzátor pro vývoj kyslíku s jádrem a obalem pomocí nitridu přechodného kovu s nanočásticemi vyrobenými ze sloučeniny nikl-železo-nitrid a nanorody nikl-molybden-nitrid na porézní niklové pěně.

První autor Luo Yu, postdoktorandský výzkumný pracovník na UH, který je také přidružen k Central China Normal University, uvedl, že nový reakční katalyzátor evoluce kyslíku byl spárován s dříve uváděným reakčním katalyzátorem evoluce vodíku nanorodkami nikl-molybden-nitrid.

Katalyzátory byly integrovány do dvouelektrodového alkalického elektrolyzéru, který může být napájen odpadním teplem přes termoelektrické zařízení nebo AA baterií.

Napětí článků potřebné k produkci proudové hustoty 100 miliampérů na čtvereční centimetr (míra proudové hustoty nebo mA cm-2) se pohybovalo od 1,564 V do 1,581 V.

Napětí je významné, řekl Yu, protože zatímco k výrobě vodíku je zapotřebí napětí alespoň 1,23 V, chlór se vyrábí při napětí 1,73 V, což znamená, že zařízení muselo být schopno produkovat smysluplné úrovně hustoty proudu s napětím. mezi dvěma úrovněmi.

Kromě Ren a Yu, výzkumníci na papíře zahrnují Qing Zhu, Shaowei Song, Brian McElhennyy, Dezhi Wang, Chunzheng Wu, Zhaojun Qin, Jiming Bao a Shuo Chen, všichni z UH; a Ying Yu z Central China Normal University.

Získejte nejnovější vědecké zprávy pomocí bezplatných e-mailových zpravodajů ScienceDaily, které jsou aktualizovány denně a týdně. Nebo si prohlédněte každou hodinu aktualizované zpravodajské kanály ve své čtečce RSS:

Řekněte nám, co si myslíte o ScienceDaily – vítáme pozitivní i negativní komentáře. Máte nějaké problémy s používáním webu? Otázky?