מי ים הם אחד המשאבים הנפוצים ביותר על פני כדור הארץ, ומציעים הבטחה הן כמקור למימן - רצוי כמקור לאנרגיה נקייה - והן של מי שתייה באקלים צחיח. אבל גם כשטכנולוגיות פיצול מים שמסוגלות לייצר מימן ממים מתוקים הפכו ליעילות יותר, מי הים נותרו אתגר.

חוקרים מאוניברסיטת יוסטון דיווחו על פריצת דרך משמעותית עם זרז תגובה חדש של התפתחות חמצן, שבשילוב עם זרז תגובה להתפתחות מימן, השיג צפיפות זרם המסוגלת לתמוך בדרישות תעשייתיות תוך צורך במתח נמוך יחסית כדי להתחיל באלקטרוליזה של מי ים.

חוקרים טוענים שהמכשיר, המורכב מנטרידות מתכת לא אצילות זולות, מצליח למנוע רבים מהמכשולים שהגבילו ניסיונות קודמים להפיק בזול מימן או מי שתייה בטוחים ממי ים. העבודה מתוארת ב-Nature Communications.

ז'יפנג רן, מנהל מרכז טקסס למוליכות-על ב-UH ומחבר מקביל של המאמר, אמר כי מכשול עיקרי היה היעדר זרז שיכול לפצל ביעילות מי ים לייצור מימן מבלי גם להציב יונים חופשיים של נתרן, כלור, סידן ורכיבים אחרים של מי ים, שברגע שהשתחררו יכולים להתיישב על הזרז ולהפוך אותו ללא פעיל. יוני כלור הם בעייתיים במיוחד, בין השאר משום שכלור דורש מתח מעט גבוה יותר כדי להשתחרר ממה שנדרש כדי לשחרר מימן.

החוקרים בדקו את הזרזים עם מי ים שנלקחו ממפרץ גלווסטון מול חופי טקסס. רן, יו"ר MD אנדרסון פרופסור לפיזיקה ב-UH, אמר שזה גם יעבוד עם שפכים, ויספק מקור נוסף למימן ממים שאחרת לא ניתן לשימוש ללא טיפול יקר.

"רוב האנשים משתמשים במים מתוקים נקיים כדי לייצר מימן על ידי פיצול מים", אמר. "אבל הזמינות של מים מתוקים נקיים מוגבלת."

כדי להתמודד עם האתגרים, החוקרים תכננו וסינתזו זרז תלת מימדי של תגובת התפתחות חמצן של ליבה-מעטפת באמצעות מתכת-ניטריד מעבר, עם ננו-חלקיקים העשויים מתרכובת ניקל-ברזל-ניטריד וננו-מוליבדן-ניטריד של ניקל-מוליבדן-ניטריד על קצף ניקל נקבובי.

הסופר הראשון לואו יו, חוקר פוסט-דוקטורט ב-UH, המזוהה גם עם אוניברסיטת סין הרגילה המרכזית, אמר שהזרז החדש של תגובת התפתחות החמצן הוצמד לזרז תגובה של התפתחות מימן שדווח בעבר של ננורודים של ניקל-מוליבדן-ניטריד.

הזרזים שולבו באלקטרוליזר אלקליין בעל שתי אלקטרודות, שניתן להפעיל על ידי פסולת חום באמצעות מכשיר תרמו-אלקטרי או על ידי סוללת AA.

מתחי התא הנדרשים לייצור צפיפות זרם של 100 מיליאמפר לסנטימטר רבוע (מדד של צפיפות זרם, או mA cm-2) נעו בין 1.564 V ל-1.581 V.

המתח משמעותי, אמר יו, מכיוון שבעוד שנדרש מתח של לפחות 1.23 וולט לייצור מימן, כלור מיוצר במתח של 1.73 וולט, כלומר המכשיר היה צריך להיות מסוגל לייצר רמות משמעותיות של צפיפות זרם עם מתח בין שתי הרמות.

בנוסף לרן ויו, החוקרים על המאמר כוללים את Qing Zhu, Shaowei Song, Brian McElhennyy, Dezhi Wang, Chunzheng Wu, Zhaojun Qin, Jiming Bao ו-Shuo Chen, כולם UH; ו-Ying Yu מאוניברסיטת סין הרגילה המרכזית.

קבל את החדשות המדעיות האחרונות עם עלוני הדוא"ל החינמיים של ScienceDaily, המתעדכנים מדי יום ושבועי. או הצג עדכוני חדשות מעודכנים לפי שעה בקורא ה-RSS שלך:

ספר לנו מה אתה חושב על ScienceDaily - נשמח לקבל הערות חיוביות ושליליות כאחד. יש לכם בעיות בשימוש באתר? שאלות?