Morská voda je jedným z najbohatších zdrojov na Zemi a ponúka prísľub ako zdroj vodíka – žiaduceho ako zdroj čistej energie – a pitnej vody v suchom podnebí. Ale aj keď sa technológie na štiepenie vody schopné produkovať vodík zo sladkej vody stali efektívnejšími, morská voda zostáva výzvou.

Výskumníci z University of Houston oznámili významný prielom s novým reakčným katalyzátorom na vývoj kyslíka, ktorý v kombinácii s reakčným katalyzátorom na vývoj vodíka dosiahol prúdové hustoty schopné podporovať priemyselné požiadavky, pričom vyžaduje relatívne nízke napätie na spustenie elektrolýzy morskej vody.

Výskumníci tvrdia, že zariadenie zložené z lacných nitridov neušľachtilých kovov sa dokáže vyhnúť mnohým prekážkam, ktoré obmedzovali predchádzajúce pokusy o lacnú výrobu vodíka alebo bezpečnej pitnej vody z morskej vody. Práca je opísaná v Nature Communications.

Zhifeng Ren, riaditeľ Texaského centra pre supravodivosť v UH a zodpovedajúci autor článku, uviedol, že hlavnou prekážkou je nedostatok katalyzátora, ktorý by mohol účinne štiepiť morskú vodu na výrobu vodíka bez toho, aby sa uvoľnili ióny sodíka, chlóru a vápnika. a ďalšie zložky morskej vody, ktoré sa po uvoľnení môžu usadzovať na katalyzátore a znehodnotiť ho. Ióny chlóru sú obzvlášť problematické, čiastočne preto, že chlór vyžaduje len o niečo vyššie napätie na uvoľnenie, ako je potrebné na uvoľnenie vodíka.

Výskumníci testovali katalyzátory s morskou vodou čerpanou z Galveston Bay pri pobreží Texasu. Ren, MD Anderson predsedajúci profesor fyziky na UH, povedal, že by to fungovalo aj s odpadovou vodou, čím by poskytol ďalší zdroj vodíka z vody, ktorá je inak nepoužiteľná bez nákladnej úpravy.

"Väčšina ľudí používa čistú sladkú vodu na výrobu vodíka štiepením vody," povedal. "Dostupnosť čistej sladkej vody je však obmedzená."

Na riešenie výziev výskumníci navrhli a syntetizovali trojrozmerný reakčný katalyzátor na vývoj kyslíka s jadrom a plášťom s použitím nitridu prechodného kovu s nanočasticami vyrobenými zo zlúčeniny niklu, železa a nitridu a nanoródov niklu, molybdénu a nitridu na poréznej niklovej pene.

Prvý autor Luo Yu, postdoktorandský výskumník na UH, ktorý je tiež pridružený k Central China Normal University, uviedol, že nový reakčný katalyzátor na vývoj kyslíka bol spárovaný s predtým ohláseným reakčným katalyzátorom vývoja vodíka nanorúdkami niklu-molybdén-nitridu.

Katalyzátory boli integrované do dvojelektródového alkalického elektrolyzéra, ktorý môže byť napájaný odpadovým teplom cez termoelektrické zariadenie alebo AA batériou.

Napätie článkov potrebné na vytvorenie prúdovej hustoty 100 miliampérov na štvorcový centimeter (miera prúdovej hustoty alebo mA cm-2) sa pohybovalo od 1,564 V do 1,581 V.

Napätie je významné, povedal Yu, pretože zatiaľ čo na výrobu vodíka je potrebné napätie aspoň 1,23 V, chlór sa vyrába pri napätí 1,73 V, čo znamená, že zariadenie muselo byť schopné produkovať zmysluplné úrovne prúdovej hustoty s napätím. medzi dvoma úrovňami.

Okrem Rena a Yu medzi výskumníkov tohto článku patria Qing Zhu, Shaowei Song, Brian McElhennyy, Dezhi Wang, Chunzheng Wu, Zhaojun Qin, Jiming Bao a Shuo Chen, všetci z UH; a Ying Yu z Central China Normal University.

Získajte najnovšie vedecké správy pomocou bezplatných e-mailových bulletinov ScienceDaily, ktoré sa aktualizujú denne a týždenne. Alebo si prezrite každú hodinu aktualizované informačné kanály vo vašej čítačke RSS:

Povedzte nám, čo si myslíte o ScienceDaily – vítame pozitívne aj negatívne komentáre. Máte nejaké problémy s používaním stránky? Otázky?