A tengervíz a Föld egyik legbőségesebb erőforrása, amely hidrogénforrásként – kívánatos tiszta energiaforrásként – és ivóvízként is ígéretes a száraz éghajlaton. De még akkor is, ha az édesvízből hidrogén előállítására képes vízhasító technológiák egyre hatékonyabbak lettek, a tengervíz továbbra is kihívást jelent.

A Houstoni Egyetem kutatói jelentős áttörésről számoltak be egy új oxigénfejlődési reakciókatalizátorral, amely egy hidrogénfejlődési reakciókatalizátorral kombinálva olyan áramsűrűséget ért el, amely képes támogatni az ipari igényeket, miközben viszonylag alacsony feszültségre volt szükség a tengervíz elektrolízisének elindításához.

A kutatók szerint az olcsó, nem nemesfém-nitridekből álló eszköz sok olyan akadályt képes elkerülni, amelyek korlátozták a korábbi kísérleteket, hogy olcsón hidrogént vagy biztonságos ivóvizet állítsanak elő tengervízből. A munkát a Nature Communications ismerteti.

Zhifeng Ren, az UH texasi szupravezetési központjának igazgatója és a cikk megfelelő szerzője szerint a fő akadály az, hogy hiányzik egy olyan katalizátor, amely hatékonyan hasítja a tengervizet hidrogén előállítására anélkül, hogy a nátrium-, klór- és kalcium-ionokat is megkötné. és a tengervíz egyéb komponensei, amelyek felszabadulását követően leülepedhetnek a katalizátoron, és inaktívvá tehetik azt. A klórionok különösen problematikusak, részben azért, mert a klór felszabadulásához csak valamivel nagyobb feszültségre van szükség, mint amennyi a hidrogén felszabadításához szükséges.

A kutatók a katalizátorokat a Texas partjainál fekvő Galveston-öbölből nyert tengervízzel tesztelték. Ren, MD Anderson egyetemi tanár, az UH fizika professzora azt mondta, hogy a szennyvízzel is működne, és egy másik hidrogénforrást biztosítana a vízből, amely egyébként költséges kezelés nélkül használhatatlan.

"A legtöbb ember tiszta édesvizet használ a hidrogén előállítására vízhasítással" - mondta. "A tiszta édesvíz azonban korlátozott."

A kihívások megoldása érdekében a kutatók egy háromdimenziós mag-héj oxigénfejlődési reakciókatalizátort terveztek és szintetizáltak átmenetifém-nitrid felhasználásával, nikkel-vas-nitrid vegyületből és nikkel-molibdén-nitrid nanorudakkal porózus nikkelhabon.

Az első szerző, Luo Yu, az UH posztdoktori kutatója, aki szintén kapcsolatban áll a Közép-Kínai Normál Egyetemmel, elmondta, hogy az új oxigénfejlődési reakciókatalizátort egy korábban bejelentett nikkel-molibdén-nitrid nanorudak hidrogénfejlődési reakciókatalizátorával párosították.

A katalizátorokat egy kételektródos alkáli elektrolizátorba integrálták, amelyet hőelektromos eszközön keresztül hulladékhővel vagy AA elemmel lehet táplálni.

A 100 milliamper/négyzetcentiméter áramsűrűség (az áramsűrűség mértéke vagy mA cm-2) előállításához szükséges cellafeszültségek 1,564 V és 1,581 V között változtak.

Yu szerint a feszültség azért jelentős, mert míg a hidrogén előállításához legalább 1,23 V feszültség szükséges, addig a klór 1,73 V feszültség mellett keletkezik, vagyis a készüléknek képesnek kell lennie arra, hogy egy feszültséggel értelmes áramsűrűséget produkáljon. a két szint között.

Ren és Yu mellett a dolgozat kutatói közé tartozik Qing Zhu, Shaowei Song, Brian McElhennyy, Dezhi Wang, Chunzheng Wu, Zhaojun Qin, Jiming Bao és Shuo Chen, mindegyik UH; és Ying Yu, a Közép-Kínai Normál Egyetemről.

Szerezze meg a legfrissebb tudományos híreket a ScienceDaily ingyenes e-mailes hírleveleivel, amelyeket naponta és hetente frissítenek. Vagy tekintse meg az óránként frissített hírfolyamokat RSS-olvasójában:

Mondja el, mit gondol a ScienceDaily-ről – örömmel fogadjuk a pozitív és negatív megjegyzéseket egyaránt. Problémái vannak az oldal használatával? Kérdések?