Το θαλασσινό νερό είναι ένας από τους πιο άφθονους πόρους στη γη, που προσφέρει υπόσχεση τόσο ως πηγή υδρογόνου — επιθυμητό ως πηγή καθαρής ενέργειας — όσο και ως πόσιμο νερό σε ξηρά κλίματα. Αλλά ακόμη και όταν οι τεχνολογίες διάσπασης νερού που είναι ικανές να παράγουν υδρογόνο από γλυκό νερό έχουν γίνει πιο αποτελεσματικές, το θαλασσινό νερό παραμένει πρόκληση.

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Χιούστον ανέφεραν μια σημαντική ανακάλυψη με έναν νέο καταλύτη αντίδρασης εξέλιξης οξυγόνου που, σε συνδυασμό με έναν καταλύτη αντίδρασης εξέλιξης υδρογόνου, πέτυχε πυκνότητες ρεύματος ικανές να υποστηρίξουν τις βιομηχανικές απαιτήσεις ενώ απαιτούσαν σχετικά χαμηλή τάση για να ξεκινήσει η ηλεκτρόλυση θαλασσινού νερού.

Οι ερευνητές λένε ότι η συσκευή, που αποτελείται από φθηνά νιτρίδια μη ευγενών μετάλλων, καταφέρνει να αποφύγει πολλά από τα εμπόδια που περιόρισαν τις προηγούμενες προσπάθειες για φθηνή παραγωγή υδρογόνου ή ασφαλούς πόσιμου νερού από το θαλασσινό νερό. Η εργασία περιγράφεται στο Nature Communications.

Ο Zhifeng Ren, διευθυντής του Κέντρου Υπεραγωγιμότητας του Τέξας στο UH και αντίστοιχος συγγραφέας της εργασίας, είπε ότι ένα σημαντικό εμπόδιο ήταν η έλλειψη ενός καταλύτη που μπορεί να διασπάσει αποτελεσματικά το θαλασσινό νερό για την παραγωγή υδρογόνου χωρίς επίσης να απελευθερώσει ιόντα νατρίου, χλωρίου και ασβεστίου. και άλλα συστατικά του θαλασσινού νερού, τα οποία μόλις απελευθερωθούν μπορούν να κατακαθίσουν στον καταλύτη και να τον καταστήσουν ανενεργό. Τα ιόντα χλωρίου είναι ιδιαίτερα προβληματικά, εν μέρει επειδή το χλώριο απαιτεί ελαφρώς υψηλότερη τάση για να ελευθερωθεί από αυτή που απαιτείται για την απελευθέρωση του υδρογόνου.

Οι ερευνητές δοκίμασαν τους καταλύτες με θαλασσινό νερό που αντλήθηκε από τον κόλπο Galveston στα ανοικτά των ακτών του Τέξας. Ο Ren, MD Anderson Chair Καθηγητής Φυσικής στο UH, είπε ότι θα λειτουργούσε επίσης με τα λύματα, παρέχοντας μια άλλη πηγή υδρογόνου από το νερό που διαφορετικά δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς δαπανηρή επεξεργασία.

«Οι περισσότεροι άνθρωποι χρησιμοποιούν καθαρό γλυκό νερό για να παράγουν υδρογόνο με διάσπαση του νερού», είπε. «Αλλά η διαθεσιμότητα καθαρού γλυκού νερού είναι περιορισμένη».

Για να αντιμετωπίσουν τις προκλήσεις, οι ερευνητές σχεδίασαν και συνέθεσαν έναν τρισδιάστατο καταλύτη αντίδρασης εξέλιξης οξυγόνου πυρήνα-κελύφους χρησιμοποιώντας νιτρίδιο μετάλλου μεταπτώσεως, με νανοσωματίδια από ένωση νικελίου-σιδήρου-νιτριδίου και νανοράβδους νίκελ-μολυβδαινίου-νιτριδίου σε πορώδες αφρό νικελίου.

Ο πρώτος συγγραφέας Luo Yu, ένας μεταδιδακτορικός ερευνητής στο UH, ο οποίος είναι επίσης συνδεδεμένος με το Central China Normal University, είπε ότι ο νέος καταλύτης αντίδρασης εξέλιξης οξυγόνου συνδυάστηκε με έναν προηγουμένως αναφερόμενο καταλύτη αντίδρασης εξέλιξης υδρογόνου νανοράβδων νικελίου-μολυβδαινίου-νιτριδίου.

Οι καταλύτες ενσωματώθηκαν σε έναν αλκαλικό ηλεκτρολύτη δύο ηλεκτροδίων, ο οποίος μπορεί να τροφοδοτηθεί από την απορριπτόμενη θερμότητα μέσω μιας θερμοηλεκτρικής συσκευής ή από μια μπαταρία ΑΑ.

Οι τάσεις κυψέλης που απαιτούνται για την παραγωγή πυκνότητας ρεύματος 100 milliamperes ανά τετραγωνικό εκατοστό (ένα μέτρο της πυκνότητας ρεύματος ή mA cm-2) κυμαίνονταν από 1,564 V έως 1,581 V.

Η τάση είναι σημαντική, είπε ο Yu, επειδή ενώ απαιτείται τάση τουλάχιστον 1,23 V για την παραγωγή υδρογόνου, το χλώριο παράγεται σε τάση 1,73 V, που σημαίνει ότι η συσκευή έπρεπε να είναι σε θέση να παράγει σημαντικά επίπεδα πυκνότητας ρεύματος με μια τάση μεταξύ των δύο επιπέδων.

Εκτός από τον Ρεν και τον Γιού, οι ερευνητές στο έγγραφο περιλαμβάνουν τους Qing Zhu, Shaowei Song, Brian McElhennyy, Dezhi Wang, Chunzheng Wu, Zhaojun Qin, Jiming Bao και Shuo Chen, όλοι από το UH. και Ying Yu από το Central China Normal University.

Λάβετε τα τελευταία επιστημονικά νέα με τα δωρεάν ενημερωτικά δελτία ηλεκτρονικού ταχυδρομείου του ScienceDaily, τα οποία ενημερώνονται καθημερινά και εβδομαδιαία. Εναλλακτικά, δείτε τις ωριαίες ροές ειδήσεων στο πρόγραμμα ανάγνωσης RSS:

Πείτε μας τη γνώμη σας για το ScienceDaily — καλωσορίζουμε τόσο θετικά όσο και αρνητικά σχόλια. Έχετε προβλήματα με τη χρήση του ιστότοπου; Ερωτήσεις;