آب دریا یکی از فراوان ترین منابع روی زمین است که هم به عنوان منبع هیدروژن – که به عنوان منبع انرژی پاک مطلوب است – و هم برای آب آشامیدنی در آب و هوای خشک، نویدبخش است. اما حتی زمانی که فناوری‌های تقسیم آب که قادر به تولید هیدروژن از آب شیرین هستند مؤثرتر شده‌اند، آب دریا همچنان یک چالش باقی مانده است.

محققان دانشگاه هیوستون پیشرفت قابل توجهی را با یک کاتالیزور واکنش تکاملی اکسیژن جدید گزارش کرده اند که همراه با یک کاتالیزور واکنش تکاملی هیدروژن، به چگالی جریانی دست یافته است که می تواند نیازهای صنعتی را پشتیبانی کند در حالی که برای شروع الکترولیز آب دریا به ولتاژ نسبتاً پایین نیاز دارد.

محققان می گویند این دستگاه که از نیتریدهای فلزات غیر نجیب ارزان قیمت تشکیل شده است، می تواند از بسیاری از موانعی که تلاش های قبلی برای تولید ارزان هیدروژن یا آب آشامیدنی سالم از آب دریا را محدود کرده بودند، جلوگیری کند. این کار در Nature Communications توضیح داده شده است.

ژیفنگ رن، مدیر مرکز تگزاس برای ابررسانایی در UH و نویسنده مسئول مقاله، گفت که یک مانع بزرگ فقدان کاتالیزوری است که بتواند به طور موثر آب دریا را برای تولید هیدروژن بدون آزاد کردن یون‌های سدیم، کلر، و کلسیم جدا کند. و سایر اجزای آب دریا که پس از آزاد شدن می توانند روی کاتالیزور نشسته و آن را غیرفعال کنند. یون‌های کلر به‌ویژه مشکل‌ساز هستند، تا حدی به این دلیل که کلر برای آزادسازی به ولتاژ کمی بالاتر از مقدار لازم برای آزادسازی هیدروژن نیاز دارد.

محققان کاتالیزورها را با آب دریا که از خلیج گالوستون در سواحل تگزاس گرفته شده بود، آزمایش کردند. رن، استاد فیزیک دکتر اندرسون، استاد فیزیک دانشگاه UH، گفت که با فاضلاب نیز کار خواهد کرد و منبع دیگری از هیدروژن از آب فراهم می کند که در غیر این صورت بدون تصفیه پرهزینه غیرقابل استفاده است.

او گفت: "بیشتر مردم از آب شیرین تمیز برای تولید هیدروژن از طریق تقسیم آب استفاده می کنند." اما دسترسی به آب شیرین تمیز محدود است.

برای مقابله با چالش‌ها، محققان یک کاتالیزور واکنش تکاملی اکسیژن هسته-پوسته سه بعدی با استفاده از فلز-نیترید متخلخل با نانوذرات ساخته شده از ترکیب نیکل-آهن-نیترید و نانومیله‌های نیکل-مولیبدن-نیترید روی فوم نیکل متخلخل طراحی و سنتز کردند.

نویسنده اول، Luo Yu، یک محقق فوق دکترا در UH که همچنین وابسته به دانشگاه عادی مرکزی چین است، گفت کاتالیزور جدید واکنش تکامل اکسیژن با یک کاتالیزور واکنش تکامل هیدروژن که قبلا گزارش شده بود از نانومیله های نیکل-مولیبدن-نیترید جفت شده است.

کاتالیزورها در یک الکترولیز قلیایی دو الکترودی ادغام شدند که می‌تواند با گرمای هدر رفته از طریق یک دستگاه ترموالکتریک یا باتری AA تغذیه شود.

ولتاژ سلول مورد نیاز برای تولید چگالی جریان 100 میلی آمپر بر سانتی متر مربع (معیار چگالی جریان یا mA cm-2) از 1.564 ولت تا 1.581 ولت متغیر است.

یو گفت ولتاژ قابل توجه است، زیرا در حالی که ولتاژ حداقل 1.23 ولت برای تولید هیدروژن مورد نیاز است، کلر با ولتاژ 1.73 ولت تولید می شود، به این معنی که دستگاه باید بتواند سطوح معنی داری از چگالی جریان را با یک ولتاژ تولید کند. بین دو سطح

علاوه بر رن و یو، محققان این مقاله عبارتند از: چینگ ژو، شائووی سانگ، برایان مک‌الهنی، دژی وانگ، چونژنگ وو، ژائوجون چین، جیمینگ بائو و شوو چن، همه از UH. و یانگ یو از دانشگاه عادی چین مرکزی.

با خبرنامه های ایمیل رایگان ScienceDaily که روزانه و هفتگی به روز می شوند، آخرین اخبار علمی را دریافت کنید. یا فیدهای اخبار ساعتی را در RSS Reader خود مشاهده کنید:

نظر خود را در مورد ScienceDaily به ما بگویید - ما از نظرات مثبت و منفی استقبال می کنیم. آیا در استفاده از سایت مشکلی دارید؟ سوالات؟