Jūras ūdens ir viens no visbagātīgākajiem resursiem uz zemes, kas ir daudzsološs gan kā ūdeņraža avots — vēlams kā tīras enerģijas avots —, gan dzeramā ūdens avots sausā klimatā. Bet pat tad, kad ūdens sadalīšanas tehnoloģijas, kas spēj ražot ūdeņradi no saldūdens, ir kļuvušas efektīvākas, jūras ūdens joprojām ir izaicinājums.

Pētnieki no Hjūstonas universitātes ir ziņojuši par nozīmīgu izrāvienu ar jaunu skābekļa evolūcijas reakcijas katalizatoru, kas apvienojumā ar ūdeņraža evolūcijas reakcijas katalizatoru sasniedza strāvas blīvumu, kas spēj atbalstīt rūpnieciskās prasības, vienlaikus prasot salīdzinoši zemu spriegumu, lai sāktu jūras ūdens elektrolīzi.

Pētnieki saka, ka ierīcei, kas sastāv no lētiem necēlmetālu nitrīdiem, izdodas izvairīties no daudziem šķēršļiem, kas ir ierobežojuši agrākos mēģinājumus lēti ražot ūdeņradi vai drošu dzeramo ūdeni no jūras ūdens. Darbs ir aprakstīts Nature Communications.

Zhifeng Ren, Teksasas supravadītspējas centra direktors UH un atbilstošais raksta autors, teica, ka galvenais šķērslis ir katalizatora trūkums, kas varētu efektīvi sadalīt jūras ūdeni, lai iegūtu ūdeņradi, neizraisot arī brīvos nātrija, hlora un kalcija jonus. un citas jūras ūdens sastāvdaļas, kas pēc atbrīvošanas var nosēsties uz katalizatora un padarīt to neaktīvu. Hlora joni ir īpaši problemātiski, daļēji tāpēc, ka hlora atbrīvošanai ir nepieciešams tikai nedaudz lielāks spriegums, nekā nepieciešams, lai atbrīvotu ūdeņradi.

Pētnieki pārbaudīja katalizatorus ar jūras ūdeni, kas iegūts no Galvestonas līča pie Teksasas piekrastes. Ren, MD Andersona katedras fizikas profesors UH, teica, ka tas darbosies arī ar notekūdeņiem, nodrošinot vēl vienu ūdeņraža avotu no ūdens, kas citādi nav lietojams bez dārgas apstrādes.

"Lielākā daļa cilvēku izmanto tīru saldūdeni, lai ražotu ūdeņradi, sadalot ūdeni," viņš teica. "Bet tīra saldūdens pieejamība ir ierobežota."

Lai risinātu problēmas, pētnieki izstrādāja un sintezēja trīsdimensiju kodola un apvalka skābekļa evolūcijas reakcijas katalizatoru, izmantojot pārejas metālu-nitrīdu, ar nanodaļiņām, kas izgatavotas no niķeļa-dzelzs-nitrīda savienojuma un niķeļa-molibdēna-nitrīda nanostieņiem uz porainām niķeļa putām.

Pirmais autors Luo Yu, UH pēcdoktorantūras pētnieks, kurš arī ir saistīts ar Centrālās Ķīnas parasto universitāti, teica, ka jaunais skābekļa evolūcijas reakcijas katalizators ir savienots pārī ar iepriekš ziņoto niķeļa-molibdēna-nitrīda nanostieņu ūdeņraža evolūcijas reakcijas katalizatoru.

Katalizatori tika integrēti divu elektrodu sārma elektrolizatorā, ko var darbināt ar siltuma pārpalikumu, izmantojot termoelektrisko ierīci vai AA akumulatoru.

Šūnu spriegumi, kas nepieciešami, lai radītu strāvas blīvumu 100 miliampēri uz kvadrātcentimetru (strāvas blīvuma mērs vai mA cm-2), bija no 1,564 V līdz 1,581 V.

Spriegums ir ievērojams, sacīja Yu, jo, lai gan ūdeņraža ražošanai ir nepieciešams vismaz 1,23 V spriegums, hlors tiek ražots pie 1,73 V sprieguma, kas nozīmē, ka ierīcei ar spriegumu bija jāspēj radīt jēgpilnu strāvas blīvuma līmeni. starp diviem līmeņiem.

Papildus Ren un Yu, pētnieki uz papīra ietver Qing Zhu, Shaowei Song, Braiens McElhennyy, Dezhi Wang, Chunzheng Wu, Zhaojun Qin, Jiming Bao un Shuo Chen, visi UH; un Ying Yu no Centrālās Ķīnas parastās universitātes.

Saņemiet jaunākās zinātnes ziņas, izmantojot ScienceDaily bezmaksas e-pasta biļetenus, kas tiek atjaunināti katru dienu un katru nedēļu. Vai skatiet katru stundu atjauninātās ziņu plūsmas savā RSS lasītājā:

Pastāstiet mums, ko domājat par ScienceDaily — mēs atzinīgi vērtējam gan pozitīvus, gan negatīvus komentārus. Vai ir problēmas ar vietnes lietošanu? Jautājumi?