Morska voda jedan je od najizdašnijih resursa na zemlji, obećavajući i kao izvor vodika — poželjan kao izvor čiste energije — i pitke vode u sušnim klimama. No iako su tehnologije za razdvajanje vode koje mogu proizvoditi vodik iz slatke vode postale učinkovitije, morska voda ostaje izazov.

Istraživači sa Sveučilišta u Houstonu izvijestili su o značajnom napretku s novim katalizatorom reakcije razvijanja kisika koji je, u kombinaciji s katalizatorom reakcije razvijanja vodika, postigao gustoće struje koje mogu podržati industrijske zahtjeve dok je zahtijevao relativno nizak napon za pokretanje elektrolize morske vode.

Istraživači kažu da uređaj, sastavljen od jeftinih nitrida neplemenitih metala, uspijeva izbjeći mnoge prepreke koje su ograničavale ranije pokušaje jeftine proizvodnje vodika ili sigurne pitke vode iz morske vode. Rad je opisan u Nature Communications.

Zhifeng Ren, direktor Teksaškog centra za supravodljivost pri UH i dopisni autor za rad, rekao je da je glavna prepreka nedostatak katalizatora koji može učinkovito razdvojiti morsku vodu za proizvodnju vodika bez oslobađanja iona natrija, klora, kalcija i druge komponente morske vode, koje se jednom oslobode mogu taložiti na katalizatoru i učiniti ga neaktivnim. Ioni klora posebno su problematični, djelomično zato što je za oslobađanje klora potreban samo malo viši napon nego što je potrebno za oslobađanje vodika.

Istraživači su testirali katalizatore s morskom vodom izvučenom iz zaljeva Galveston s obale Teksasa. Ren, MD Anderson, profesor fizike na UH, rekao je da će također raditi s otpadnom vodom, pružajući još jedan izvor vodika iz vode koja je inače neupotrebljiva bez skupog tretmana.

"Većina ljudi koristi čistu slatku vodu za proizvodnju vodika razdvajanjem vode", rekao je. "Ali dostupnost čiste slatke vode je ograničena."

Kako bi odgovorili na izazove, istraživači su dizajnirali i sintetizirali trodimenzionalni katalizator reakcije jezgre i ljuske za oslobađanje kisika koristeći nitrid prijelaznog metala, s nanočesticama napravljenim od spoja nikl-željezo-nitrid i nanoštapića nikl-molibden-nitrid na poroznoj pjeni od nikla.

Prvi autor Luo Yu, postdoktorski istraživač na UH koji je također povezan sa Central China Normal University, rekao je da je novi katalizator reakcije razvijanja kisika uparen s prethodno prijavljenim katalizatorom reakcije razvijanja vodika od nikal-molibden-nitrid nanoštapića.

Katalizatori su integrirani u alkalni elektrolizator s dvije elektrode, koji se može napajati otpadnom toplinom putem termoelektričnog uređaja ili AA baterijom.

Napon ćelije potreban za proizvodnju gustoće struje od 100 miliampera po kvadratnom centimetru (mjera gustoće struje ili mA cm-2) kretao se od 1,564 V do 1,581 V.

Napon je značajan, rekao je Yu, jer dok je za proizvodnju vodika potreban napon od najmanje 1,23 V, klor se proizvodi na naponu od 1,73 V, što znači da je uređaj morao biti u stanju proizvesti značajne razine gustoće struje s naponom između dvije razine.

Osim Rena i Yua, istraživači u radu su Qing Zhu, Shaowei Song, Brian McElhennyy, Dezhi Wang, Chunzheng Wu, Zhaojun Qin, Jiming Bao i Shuo Chen, svi iz UH; i Ying Yu sa Srednjokineskog normalnog sveučilišta.

Primajte najnovije vijesti o znanosti uz besplatne biltene e-pošte ScienceDailyja, ažurirane dnevno i tjedno. Ili pregledajte newsfeedove koji se ažuriraju svakog sata u vašem RSS čitaču:

Recite nam što mislite o ScienceDailyju — pozdravljamo i pozitivne i negativne komentare. Imate li problema s korištenjem stranice? Pitanja?