Merevesi on üks rikkalikumaid ressursse maakeral, pakkudes lubadust nii vesiniku allikana – soovitav puhta energia allikana – kui ka joogivee allikana kuivades kliimates. Kuid isegi kui vee jagamise tehnoloogiad, mis on võimelised tootma mageveest vesinikku, on muutunud tõhusamaks, on merevesi jäänud väljakutseks.

Houstoni ülikooli teadlased on teatanud olulisest läbimurdest uue hapniku eraldumise reaktsiooni katalüsaatoriga, mis koos vesiniku eraldumise reaktsiooni katalüsaatoriga saavutas voolutiheduse, mis on võimeline toetama tööstuslikke nõudmisi, nõudes merevee elektrolüüsi alustamiseks suhteliselt madalat pinget.

Teadlaste sõnul suudab odavatest mitteväärismetallide nitriididest koosnev seade vältida paljusid takistusi, mis on piiranud varasemaid katseid toota mereveest odavalt vesinikku või ohutut joogivett. Töö on kirjeldatud Nature Communications'is.

Zhifeng Ren, UH Texase ülijuhtivuse keskuse direktor ja artikli vastav autor, ütles, et peamiseks takistuseks on olnud katalüsaatori puudumine, mis suudaks merevett tõhusalt lõhustada vesiniku tootmiseks, ilma et see tekitaks ka naatriumi, kloori ja kaltsiumi ioone. ja muud merevee komponendid, mis pärast vabanemist võivad settida katalüsaatorile ja muuta selle passiivseks. Klooriioonid on eriti problemaatilised, osaliselt seetõttu, et kloori vabastamiseks on vaja pisut kõrgemat pinget kui vesiniku vabastamiseks.

Teadlased katsetasid katalüsaatoreid Texase ranniku lähedal Galvestoni lahest ammutatud mereveega. Ren, MD Andersoni õppetooli füüsikaprofessor UH-s, ütles, et see toimiks ka reoveega, pakkudes veel üht vesinikuallikat veest, mis on muidu ilma kuluka töötlemiseta kasutuskõlbmatu.

"Enamik inimesi kasutab puhast magevett vesiniku tootmiseks vee jagamise teel," ütles ta. "Kuid puhta magevee kättesaadavus on piiratud."

Väljakutsete lahendamiseks kavandasid ja sünteesisid teadlased siirdemetall-nitriidi kasutades kolmemõõtmelise südamiku ja kesta hapniku eraldumise reaktsiooni katalüsaatori, mille nanoosakesed olid valmistatud nikli-raud-nitriidi ühendist ja nikli-molübdeen-nitriidi nanovarrastest poorsel niklivahul.

Esimene autor Luo Yu, UH järeldoktorant, kes on seotud ka Kesk-Hiina normaalülikooliga, ütles, et uus hapniku eraldumise reaktsiooni katalüsaator on ühendatud varem teatatud nikli-molübdeen-nitriidi nanorodude vesiniku evolutsiooni reaktsiooni katalüsaatoriga.

Katalüsaatorid integreeriti kaheelektroodiga leeliselise elektrolüüsiga, mida saab toita termoelektrilise seadme või AA-patarei kaudu heitsoojusest.

Elementide pinged, mis on vajalikud voolutiheduse tekitamiseks 100 milliamprit ruutsentimeetri kohta (voolutiheduse mõõt ehk mA cm-2), jäid vahemikku 1,564 V kuni 1,581 V.

Pinge on Yu sõnul märkimisväärne, sest kuigi vesiniku tootmiseks on vaja vähemalt 1,23 V pinget, toodetakse kloori 1,73 V pingel, mis tähendab, et seade peab suutma toota pingega märkimisväärsel tasemel voolutihedust. kahe taseme vahel.

Lisaks Renile ja Yu-le on selle paberi uurijate hulka kuuluvad Qing Zhu, Shaowei Song, Brian McElhennyy, Dezhi Wang, Chunzheng Wu, Zhaojun Qin, Jiming Bao ja Shuo Chen, kõik UH-st; ja Ying Yu Kesk-Hiina tavaülikoolist.

Hankige uusimaid teadusuudiseid ScienceDaily tasuta meiliuudiskirjadega, mida uuendatakse iga päev ja kord nädalas. Või vaadake oma RSS-lugejas iga tunni ajakohastatud uudistevooge:

Rääkige meile, mida arvate ScienceDailyst – ootame nii positiivseid kui ka negatiivseid kommentaare. Kas saidi kasutamisel on probleeme? Küsimused?