Apa de mare este una dintre cele mai abundente resurse de pe pământ, oferind promisiuni atât ca sursă de hidrogen – de dorit ca sursă de energie curată – cât și de apă potabilă în climatele aride. Dar chiar dacă tehnologiile de divizare a apei capabile să producă hidrogen din apă dulce au devenit mai eficiente, apa de mare a rămas o provocare.

Cercetătorii de la Universitatea din Houston au raportat o descoperire semnificativă cu un nou catalizator de reacție de evoluție a oxigenului care, combinat cu un catalizator de reacție de evoluție a hidrogenului, a atins densități de curent capabile să susțină cerințele industriale, necesitând în același timp o tensiune relativ scăzută pentru a începe electroliza apei de mare.

Cercetătorii spun că dispozitivul, compus din nitruri de metale nenobile ieftine, reușește să evite multe dintre obstacolele care au limitat încercările anterioare de a produce hidrogen sau apă potabilă sigură din apa de mare. Lucrarea este descrisă în Nature Communications.

Zhifeng Ren, director al Centrului Texas pentru Superconductivitate la UH și autor corespondent al lucrării, a spus că un obstacol major a fost lipsa unui catalizator care să poată diviza eficient apa de mare pentru a produce hidrogen, fără a elibera, de asemenea, ioni de sodiu, clor, calciu. și alte componente ale apei de mare, care odată eliberate se pot depune pe catalizator și îl pot face inactiv. Ionii de clor sunt deosebit de problematici, în parte pentru că clorul necesită doar o tensiune puțin mai mare pentru a elibera decât este necesar pentru a elibera hidrogenul.

Cercetătorii au testat catalizatorii cu apă de mare extrasă din Golful Galveston de pe coasta Texasului. Ren, MD Anderson, profesor de fizică la UH, a declarat că va funcționa și cu apele uzate, oferind o altă sursă de hidrogen din apă care altfel este inutilizabilă fără un tratament costisitor.

„Majoritatea oamenilor folosesc apă dulce curată pentru a produce hidrogen prin divizarea apei”, a spus el. „Dar disponibilitatea de apă dulce curată este limitată.”

Pentru a aborda provocările, cercetătorii au proiectat și sintetizat un catalizator tridimensional de reacție de evoluție a oxigenului miez-înveliș, folosind nitrură de metal de tranziție, cu nanoparticule formate dintr-un compus de nichel-fier-nitrură și nanoburi de nichel-molibden-nitrură pe spumă poroasă de nichel.

Primul autor Luo Yu, un cercetător postdoctoral la UH, care este, de asemenea, afiliat la Universitatea Normală Centrală din China, a declarat că noul catalizator de reacție de evoluție a oxigenului a fost asociat cu un catalizator de reacție de evoluție a hidrogenului raportat anterior al nanorodurilor de nichel-molibden-nitrură.

Catalizatorii au fost integrați într-un electrolizor alcalin cu doi electrozi, care poate fi alimentat cu căldura reziduală printr-un dispozitiv termoelectric sau cu o baterie AA.

Tensiunile celulelor necesare pentru a produce o densitate de curent de 100 miliamperi pe centimetru pătrat (o măsură a densității curentului, sau mA cm-2) au variat între 1,564 V și 1,581 V.

Tensiunea este semnificativă, a spus Yu, deoarece, în timp ce este necesară o tensiune de cel puțin 1,23 V pentru a produce hidrogen, clorul este produs la o tensiune de 1,73 V, ceea ce înseamnă că dispozitivul trebuie să fie capabil să producă niveluri semnificative de densitate de curent cu o tensiune. între cele două niveluri.

Pe lângă Ren și Yu, cercetătorii de pe hârtie includ Qing Zhu, Shaowei Song, Brian McElhennyy, Dezhi Wang, Chunzheng Wu, Zhaojun Qin, Jiming Bao și Shuo Chen, toți din UH; și Ying Yu de la Universitatea Normală din China Centrală.

Obțineți cele mai recente știri științifice cu buletinele informative gratuite de la ScienceDaily, actualizate zilnic și săptămânal. Sau vizualizați fluxuri de știri actualizate din oră în cititorul dvs. RSS:

Spuneți-ne ce părere aveți despre ScienceDaily - binevenim atât comentariile pozitive, cât și negative. Aveți probleme la utilizarea site-ului? Întrebări?