Морська вода є одним із найпоширеніших ресурсів на землі, перспективним як джерелом водню — бажаного як джерела чистої енергії — і питної води в посушливому кліматі. Але навіть коли технології розщеплення води, здатні виробляти водень із прісної води, стали більш ефективними, морська вода залишається проблемою.

Дослідники з Університету Х’юстона повідомили про значний прорив із новим каталізатором реакції виділення кисню, який у поєднанні з каталізатором реакції виділення водню досяг щільності струму, здатної підтримувати промислові потреби, вимагаючи відносно низької напруги для початку електролізу морської води.

Дослідники кажуть, що пристрою, що складається з недорогих нітридів неблагородних металів, вдалося уникнути багатьох перешкод, які обмежували попередні спроби недорогого виробництва водню або безпечної питної води з морської води. Робота описана в Nature Communications.

Zhifeng Ren, директор Техаського центру надпровідності в UH і автор-кореспондент статті, сказав, що основною перешкодою була відсутність каталізатора, який міг би ефективно розщеплювати морську воду для виробництва водню, не вивільняючи при цьому іони натрію, хлору, кальцію. та інші компоненти морської води, які після вивільнення можуть осісти на каталізаторі та зробити його неактивним. Іони хлору є особливо проблематичними, частково тому, що для звільнення хлору потрібна трохи вища напруга, ніж для звільнення водню.

Дослідники перевірили каталізатори з морською водою, взятою з затоки Галвестон біля узбережжя Техасу. Рен, професор фізики кафедри доктора медичних наук Андерсона в UH, сказав, що він також працюватиме зі стічними водами, забезпечуючи ще одне джерело водню з води, яка інакше непридатна для використання без дорогого очищення.

«Більшість людей використовують чисту прісну воду для виробництва водню шляхом розщеплення води», — сказав він. «Але наявність чистої прісної води обмежена».

Щоб вирішити ці проблеми, дослідники розробили та синтезували тривимірний каталізатор реакції виділення кисню ядро-оболонка з використанням нітриду перехідного металу з наночастинками, виготовленими зі сполуки нікель-залізо-нітрид, і нанострижнів нікель-молібдену-нітриду на пористій нікелевій піні.

Перший автор Луо Юй, докторант UH, який також пов’язаний з Центральним китайським педагогічним університетом, сказав, що новий каталізатор реакції виділення кисню поєднується з раніше зареєстрованим каталізатором реакції виділення водню з нанострижнів нікелю-молібдену-нітриду.

Каталізатори були інтегровані в двоелектродний лужний електролізер, який може живитися від відпрацьованого тепла через термоелектричний пристрій або від батареї АА.

Напруга елемента, необхідна для створення щільності струму 100 міліампер на квадратний сантиметр (міра щільності струму, або мА см-2), коливалася від 1,564 В до 1,581 В.

Напруга є значною, сказав Ю, тому що в той час як напруга принаймні 1,23 В потрібна для виробництва водню, хлор виробляється при напрузі 1,73 В, тобто пристрій повинен був бути здатний виробляти значні рівні щільності струму з напругою. між двома рівнями.

Окрім Реня та Ю, серед дослідників, які працюють у статті, – Цін Чжу, Шаовей Сонг, Брайан МакЕлхенні, Дежі Ван, Чуньчжен Ву, Чжаоцзюнь Цінь, Цзімін Бао та Шуо Чен, усі з UH; та Їн Ю з Центральнокитайського педагогічного університету.

Отримуйте останні наукові новини за допомогою безкоштовних інформаційних бюлетенів ScienceDaily, які оновлюються щодня та щотижня. Або переглядайте стрічки новин, що оновлюються щогодини, у вашому RSS-рідері:

Розкажіть нам, що ви думаєте про ScienceDaily — ми раді як позитивним, так і негативним коментарям. Виникли проблеми з використанням сайту? Запитання?