Air laut adalah salah satu sumber yang paling banyak di bumi, menawarkan janji baik sebagai sumber hidrogen - wajar sebagai sumber tenaga bersih - dan air minuman di iklim gersang. Tetapi walaupun teknologi pemisahan air yang mampu menghasilkan hidrogen daripada air tawar telah menjadi lebih berkesan, air laut tetap menjadi cabaran.

Penyelidik dari Universiti Houston telah melaporkan satu kejayaan ketara dengan pemangkin tindak balas evolusi oksigen baharu yang, digabungkan dengan pemangkin tindak balas evolusi hidrogen, mencapai ketumpatan semasa yang mampu menyokong permintaan industri sambil memerlukan voltan yang agak rendah untuk memulakan elektrolisis air laut.

Penyelidik berkata peranti itu, yang terdiri daripada nitrida logam bukan mulia yang murah, berjaya mengelakkan banyak halangan yang telah menghadkan percubaan awal untuk menghasilkan hidrogen atau air minuman selamat daripada air laut secara murah. Kerja ini diterangkan dalam Nature Communications.

Zhifeng Ren, pengarah Texas Center for Superconductivity di UH dan pengarang yang sepadan untuk kertas itu, berkata halangan utama ialah kekurangan pemangkin yang boleh membelah air laut secara berkesan untuk menghasilkan hidrogen tanpa juga menetapkan ion bebas natrium, klorin, kalsium dan komponen lain air laut, yang apabila dibebaskan boleh mendap pada pemangkin dan menjadikannya tidak aktif. Ion klorin amat bermasalah, sebahagiannya kerana klorin hanya memerlukan voltan lebih tinggi sedikit untuk membebaskan daripada yang diperlukan untuk membebaskan hidrogen.

Para penyelidik menguji pemangkin dengan air laut yang diambil dari Teluk Galveston di luar pantai Texas. Ren, MD Anderson Pengerusi Profesor fizik di UH, berkata ia juga akan berfungsi dengan air sisa, menyediakan satu lagi sumber hidrogen daripada air yang sebaliknya tidak boleh digunakan tanpa rawatan yang mahal.

"Kebanyakan orang menggunakan air tawar yang bersih untuk menghasilkan hidrogen melalui pemisahan air," katanya. "Tetapi ketersediaan air tawar bersih adalah terhad."

Untuk menangani cabaran, penyelidik mereka bentuk dan mensintesis pemangkin tindak balas evolusi oksigen cengkerang teras tiga dimensi menggunakan logam-nitrida peralihan, dengan nanozarah yang diperbuat daripada sebatian nikel-besi-nitrida dan nanorod nikel-molibdenum-nitrida pada buih nikel berliang.

Pengarang pertama Luo Yu, seorang penyelidik pasca doktoral di UH yang juga bergabung dengan Central China Normal University, berkata pemangkin reaksi evolusi oksigen baharu itu dipasangkan dengan pemangkin tindak balas evolusi hidrogen yang dilaporkan sebelum ini bagi nanorods nikel-molibdenum-nitrida.

Pemangkin telah disepadukan ke dalam elektrolisis alkali dua elektrod, yang boleh dikuasakan oleh haba buangan melalui peranti termoelektrik atau oleh bateri AA.

Voltan sel yang diperlukan untuk menghasilkan ketumpatan arus 100 miliampere setiap sentimeter persegi (ukuran ketumpatan arus, atau mA cm-2) adalah antara 1.564 V hingga 1.581 V.

Voltan itu penting, kata Yu, kerana walaupun voltan sekurang-kurangnya 1.23 V diperlukan untuk menghasilkan hidrogen, klorin dihasilkan pada voltan 1.73 V, bermakna peranti itu harus dapat menghasilkan tahap ketumpatan arus yang bermakna dengan voltan antara dua peringkat.

Selain Ren dan Yu, penyelidik di atas kertas itu termasuk Qing Zhu, Shaowei Song, Brian McElhennyy, Dezhi Wang, Chunzheng Wu, Zhaojun Qin, Jiming Bao dan Shuo Chen, semuanya dari UH; dan Ying Yu dari Central China Normal University.

Dapatkan berita sains terkini dengan surat berita e-mel percuma ScienceDaily, dikemas kini setiap hari dan mingguan. Atau lihat suapan berita yang dikemas kini setiap jam dalam pembaca RSS anda:

Beritahu kami pendapat anda tentang ScienceDaily — kami mengalu-alukan komen positif dan negatif. Ada sebarang masalah menggunakan tapak? Soalan?