Merivesi on yksi maan runsaimmista luonnonvaroista, ja se on lupaava sekä vedyn lähteenä – toivottava puhtaan energian lähteenä – että juomavedenä kuivissa ilmastoissa. Mutta vaikka vedenjakotekniikat, jotka pystyvät tuottamaan vetyä makeasta vedestä, ovat tehostuneet, merivesi on pysynyt haasteena.

Houstonin yliopiston tutkijat ovat raportoineet merkittävästä läpimurrosta uudella hapen evoluutioreaktiokatalyytillä, joka yhdistettynä vedyn evoluutioreaktiokatalyytiin saavutti virrantiheydet, jotka pystyivät tukemaan teollisuuden vaatimuksia vaatien samalla suhteellisen pientä jännitettä meriveden elektrolyysin aloittamiseen.

Tutkijat sanovat, että laite, joka koostuu edullisista ei-jalometallinitrideistä, onnistuu välttämään monet esteet, jotka ovat rajoittaneet aikaisempia yrityksiä tuottaa halvalla vetyä tai turvallista juomavettä merivedestä. Työ on kuvattu Nature Communicationsissa.

Zhifeng Ren, UH:n Texasin suprajohtavuuskeskuksen johtaja ja vastaava kirjoittaja, sanoi, että suurin este on ollut sellaisen katalyytin puute, joka pystyy tehokkaasti jakamaan meriveden tuottamaan vetyä ilman, että se vapauttaa natriumin, kloorin ja kalsiumin ioneja. ja muut meriveden komponentit, jotka vapautumisen jälkeen voivat laskeutua katalyytin päälle ja tehdä sen inaktiiviseksi. Kloori-ionit ovat erityisen ongelmallisia, osittain siksi, että kloori vaatii vain hieman suuremman jännitteen vapautuakseen kuin mitä tarvitaan vedyn vapauttamiseen.

Tutkijat testasivat katalyyttejä merivedellä, joka oli peräisin Galveston Baysta Texasin rannikolta. Ren, MD Andersonin fysiikan professori UH:sta, sanoi, että se toimisi myös jäteveden kanssa, tarjoten toisen vedyn lähteen vedestä, joka on muuten käyttökelvoton ilman kallista käsittelyä.

"Useimmat ihmiset käyttävät puhdasta makeaa vettä tuottaakseen vetyä vettä pilkkomalla", hän sanoi. "Mutta puhtaan makean veden saatavuus on rajallinen."

Haasteisiin vastaamiseksi tutkijat suunnittelivat ja syntetisoivat kolmiulotteisen ytimen ja kuoren hapen evoluutioreaktion katalyytin käyttämällä siirtymämetalli-nitridiä, jossa nanohiukkaset oli valmistettu nikkeli-rauta-nitridiyhdisteestä ja nikkeli-molybdeeni-nitridi-nanosauvoja huokoisella nikkelivaahdolla.

Ensimmäinen kirjoittaja Luo Yu, UH:n tutkijatohtori, joka on myös sidoksissa Keski-Kiinan normaaliin yliopistoon, sanoi, että uusi hapenkehitysreaktiokatalyytti yhdistettiin aiemmin raportoituun nikkeli-molybdeeni-nitridi-nanosauvojen vetykehitysreaktiokatalyyttiin.

Katalyytit integroitiin kaksielektrodiseen alkalielektrolysaattoriin, joka voi toimia hukkalämmöllä lämpösähkölaitteen kautta tai AA-paristolla.

Kennojännitteet, jotka vaadittiin tuottamaan virrantiheys 100 milliampeeria neliösenttimetriä kohti (virrantiheyden mitta tai mA cm-2), vaihtelivat välillä 1,564 V - 1,581 V.

Jännite on merkittävä, Yu sanoi, koska vaikka vedyn tuottamiseen tarvitaan vähintään 1,23 V jännite, klooria tuotetaan 1,73 V:n jännitteellä, mikä tarkoittaa, että laitteen on kyettävä tuottamaan mielekkäitä virrantiheystasoja jännitteellä. kahden tason välillä.

Renin ja Yun lisäksi paperin tutkijoita ovat Qing Zhu, Shaowei Song, Brian McElhennyy, Dezhi Wang, Chunzheng Wu, Zhaojun Qin, Jiming Bao ja Shuo Chen, kaikki UH:sta; ja Ying Yu Keski-Kiinan normaalista yliopistosta.

Saat viimeisimmät tiedeuutiset ScienceDailyn ilmaisilla sähköpostiuutiskirjeillä, joita päivitetään päivittäin ja viikoittain. Tai katso tunneittain päivitetyt uutissyötteet RSS-lukijassasi:

Kerro meille mielipiteesi ScienceDailysta – otamme mielellämme vastaan ​​sekä positiivisia että negatiivisia kommentteja. Onko sinulla ongelmia sivuston käytössä? Kysymyksiä?