Ūdeņraža ražošana no jūras ūdens

Jūras ūdens, kas veido vairāk nekā 95% no Zemes ūdens, varētu kļūt par galveno resursu ilgtspējīgā tīras ūdeņraža degvielas ražošanā, izmantojot KAUST vadītās komandas izstrādātos ūdens sadalīšanas katalizatorus.

Ūdens sadalīšana varētu būt pievilcīgs veids, kā panākt oglekļa neitralitāti, īpaši, ja to apvieno ar atjaunojamiem enerģijas avotiem, piemēram, saules un vēja enerģiju. Ūdens sadalīšana ietver ūdens sadalīšanos elektroķīmiskajā šūnā, lai katodā ražotu ūdeņradi, vienlaikus radot skābekli pie anoda zem sprieguma. Tomēr ūdeņraža un skābekļa evolūcijas katalizatori, kas labi darbojas saldūdenī, kļūst mazāk efektīvi jūras ūdenī, jo ir daudz jonu, kas var veicināt nevēlamas reakcijas un indes katalizatorus.

Jūras ūdenī esošie ļoti kodīgie hlorīda joni iziet sarežģītas reakcijas, kas konkurē ar skābekļa izdalīšanos un rada kaitīgus savienojumus, piemēram, hipohlorītu. Tā kā ūdeņraža ražošana ir atkarīga no stabilām un efektīvām reakcijām abos elektrodos, šie joni ir galvenais izaicinājums jūras ūdens sadalīšanai.

Ķīmiķis skaidro, ka var veidoties hipohlorīts, jo tam ir nepieciešams zemāks darba spriegums, lai apmierinātu rūpnieciskās vajadzības, nekā skābekļa izdalīšanās reakcijai.

Viens no veidiem, kā risināt šo problēmu, ir izstrādāt selektīvus anoda katalizatorus ar zemākām sprieguma prasībām. Niķeļa-irīdija vienslāņu anoda katalizators uzrādīja uzlabotu veiktspēju un stabilitāti jūras ūdenī, pateicoties sinerģiskajam efektam starp tā metāla komponentiem.

Komanda izstrādāja pieeju, kas nodrošina augstas efektivitātes un stabilus ūdeņraža evolūcijas elektrokatalizatorus jūras ūdens sadalīšanai. Pētnieki izveidoja mazus kubiskus reaktorus, kuros katalizators tika iesaiņots molibdēna sulfīda aizsargapvalkā. Katalizatora kodols sastāvēja no oglekli saturoša molibdēna bāzes redoksa aktīvā savienojuma, un tam bija ceolīta veida sakārtota nanoporaina struktūra.
Izmantojot uz metāla organisko sistēmu balstītu pieeju, pētnieki apvienoja metālu kompleksu prekursorus ar linkera imidazolu virsmaktīvās vielas klātbūtnē, lai radītu ceolītam līdzīgus cinka-molibdēna kubus. Viņi sajauca iegūtās struktūras ar tioacetamīdu etanolā ar atteci, veidojot kubiskā molibdēna oksīda fāzi, kas ierobežota plānā cinka sulfīda apvalkā.

Pēc tam viņi augstā temperatūrā ķīmiski pārveidoja kubisko fāzi vēlamajā molibdēna sulfīda iekapsulētā redoksaktīvajā savienojumā, pirms selektīvi kodināja cinka sulfīda ārējo slāni, lai iegūtu nanoreaktorus.

Nanoreaktoriem bija augsta elektrokatalītiskā aktivitāte un stabilitāte gan saldūdenī, gan jūras ūdenī. "Ievērojamā aktivitāte un stabilitāte ir saistīta ar to unikālo struktūru."

Kodolā bija daudzas aktīvas vietas, kas veicināja ūdeņraža ražošanu, un apvalks tā slāņos uzrādīja vairākus defektus, īpaši subnanometra izmēra caurumus, kas ļāva ūdens molekulām iekļūt un piekļūt iekšējām aktīvajām vietām.

Darbojoties kā ķēdes pasts, apvalks arī bloķēja un neļāva sāļiem nogulsnēties aktīvajās vietās.
Nanoreaktora hierarhiskā arhitektūra izolē elektrolīzi no blakusreakcijām. "Līdzīgi gudrai mājai galvenā reakcija notiek telpās, bet sānu reakcijas notiek pagalmā."

Ticiet vai nē, jūras ūdens ir lielisks pamats degvielai. Tas ir tāpēc, ka jūras ūdens satur tādu elementu kokteili kā ūdeņradis, skābeklis, nātrijs un citi, kas visi ir nepieciešami dzīvības uzplaukumam uz Zemes. Degvielas daļa šeit nāk no ūdeņraža, kas atrodams jūras ūdenī. Diemžēl ūdeņraža gāzes izvilkšana no pārējiem elementiem ir bijis diezgan liels izaicinājums, vismaz līdz šim.

Ierīce ražo jūras ūdens degvielu, iesmidzinot jūras ūdeni piltuves sistēmā, kas to izvada caur dubultmembrānas filtrēšanas sistēmu. Šī sistēma arī izmanto elektrību, lai veiksmīgi izvilktu ūdeņradi no jūras ūdens, efektīvi atdalot to no citiem mūsu okeānos sastopamajiem elementiem. Šī jaunā pētījuma rezultāti liecina, ka tas varētu palīdzēt veicināt jaunus centienus ražot degvielu ar zemu oglekļa emisiju līmeni.

Lielais ieguvums šeit bija tas, ka sistēma neradīja daudz kaitīgu blakusproduktu, ko viņi ir redzējuši citās sistēmās. Lielākā daļa pašreizējo ūdens-ūdeņraža sistēmu izmanto viena slāņa membrānu. Tomēr šoreiz pētnieki apvienoja divus slāņus, un tas parādīja labāku veidu, kā kontrolēt jūras ūdens jonu kustības eksperimenta ietvaros, kas padarīja to efektīvāku.

Iespēja radīt ūdeņraža degvielu, izmantojot jūras ūdeni, izrādīsies noderīga, jo tā ir zema oglekļa satura degviela, ko pašlaik izmanto kurināmā elementu elektrisko transportlīdzekļu darbināšanai un pat darbojas kā ilgstošas ​​​​enerģijas tīklu uzglabāšanas iespēja. Iepriekšējiem mēģinājumiem ražot ūdeņraža gāzi ir nepieciešams svaigs vai atsāļots ūdens, un, lai gan mēs esam redzējuši veiksmīgas ūdens atsāļošanas sistēmas, tas ir daudz dārgāks un energoietilpīgāks.
Tas ir tāpēc, ka ūdens attīrīšanai pirms lietošanas ir vajadzīgas dārgas sistēmas, kā arī enerģija un pat papildu sarežģītība ierīcei, savukārt ierīcei, kas var izmantot jūras ūdeni, lai radītu ūdeņraža degvielu, nebūtu vajadzīgas šīs papildu daļas.

Ūdeņraža iegūšana no jūras ūdens izklausās kā sapņa piepildījums!
Tas ir bagātīgs, bezmaksas un viegli.
Jūras ūdens ir gandrīz neierobežots izejvielu avots, un šeit nav neviena, kas par to izrakstītu rēķinu. Ikviens var dabūt pilnu spaini bez maksas.
Nozares galvenie spēlētāji noteikti iemīlēs šo ideju.
Ūdeņraža ieguves process ir vienkāršs. Jūras ūdens satur lielu daudzumu izšķīdušas ūdeņraža gāzes. Lai to iegūtu, ir nepieciešama vienkārša elektrolīze — mēs to pat darījām pusaudžu vecumā fizikas stundā!

Lūk, kā tas darbojas
Tas ir dabīgs, uzglabājams un drošs
Jūras ūdens tiek uzskatīts par atjaunojamu enerģijas avotu, kas varētu palīdzēt samazināt mūsu atkarību no fosilās enerģijas. Un ieguves process nerada oglekļa emisijas.

Ūdeņradi var uzglabāt
Uzglabāto ūdeņradi var izmantot, lai ražotu elektroenerģiju vai darbinātu transportlīdzekļus tieši tad, kad tas ir nepieciešams.
Tas kompensē citu atjaunojamo energoresursu pārtraukumus - lietainas vai bezvēja dienas. Tas ir lieliski piemērots reģioniem ar piekļuvi lielām jūras ūdenstilpēm, bet ar dažiem tradicionālajiem enerģijas resursiem.
Tas var palīdzēt samazināt globālo sasilšanu, nodrošināt energoapgādes drošību un aizsargāt vidi.

Tiešām vienkārši
Process ir energoietilpīgs: ūdeņraža iegūšanai no jūras ūdens ir nepieciešams liels enerģijas daudzums, un kopējā efektivitāte ir diezgan zema.
Ražošana ir dārga: infrastruktūras izbūvei nepieciešami ļoti lieli sākotnējie ieguldījumi. Apkope ir arī ļoti svarīga, jo sāls saturs jūras ūdenī var izraisīt koroziju un citas tehniskas problēmas.
Atrašanās vietas ir retas: šajās vietās ir jāņem vērā ūdens dziļums un kvalitāte, kā arī enerģijas avotu tuvums. Ne visi reģioni ir piemēroti ūdeņraža ražošanai no jūras ūdens!
Un visbeidzot, tas nav tik droši, kā jūs domājat!

Process atbrīvo hlora gāzi.
Šī gāze savienojas ar citiem dabas elementiem un veido dioksīnus, kas piesārņo ūdeni, piesārņo zivis un pārnes uz cilvēkiem un lielākiem dzīvniekiem, kas ēd zivis.

Vai vēlaties dažus piemērus Tas apvieno ar
Water =>sālsskābe, akūta toksiska ietekme uz visām dzīvības formām.
Hydrogen =>ūdeņraža hlorīda gāze, ļoti sprādzienbīstams savienojums
Acetilēns, gāze, ko var ražot daži jūras organismi, piemēram, baktērijas un noteiktas aļģu sugas. Tas apvienojas dihloretānā, ļoti sprādzienbīstamā savienojumā.

Ēteris, neliels daudzums noteiktās aļģu sugās. Tas apvienojas hloracetaldehīdā, ļoti toksiskā, kancerogēnā savienojumā.
Amonjaks, ko parasti ražo jūras organismi. Tas apvienojas hloramīnos, kas ir ļoti toksisks elpceļu kairinātājs.
Daudzsološa inovācija ar potenciālu revolucionizēt tīras enerģijas nozari
Ūdeņraža ražošana no jūras ūdens varētu radīt krasas pārmaiņas un palīdzēt ilgtspējīgākā veidā risināt globālās sasilšanas problēmas.
Tam ir arī potenciāls samazināt mūsu atkarību no fosilā kurināmā un virzīties uz tīrāku, ilgtspējīgāku un pieejamāku nākotni.
Šie solījumi padara pārāk viegli nepamanītu daudzos saistītos izaicinājumus un riskus.
Šis ir mans lūgums ekonomikas un enerģētikas galvenajiem spēlētājiem: lūdzu, ievilksim dziļu elpu, apsēdieties un uz brīdi padomāsim par to.

Pētnieki paziņojumā presei norādīja, ka darbs ar jūras ūdeni būtu ekonomiskāks risinājums, jo ūdens attīrīšana ir dārga, energoietilpīga un rada ierīču sarežģītību. Turklāt dabiskais saldūdens satur piemaisījumus, kas ir problemātiski mūsdienu tehnoloģijām, turklāt tas ir ierobežots resurss uz planētas.
Papildus jūras ūdens un ūdeņraža membrānas sistēmas izstrādei komanda atzīmēja, ka pētījums ir nodrošinājis labāku vispārējo izpratni par to, kā jūras ūdens joni pārvietojas caur membrānām. Šīs zināšanas varētu izmantot citās jomās, piemēram, skābekļa gāzes ražošanā.
Turklāt viņi teica, ka izpratne par jonu plūsmu un konversiju bipolārās membrānas sistēmā ir būtiska, lai mēģinātu ražot skābekli, izmantojot elektrolīzi, un komanda parādīja, ka bipolārā membrāna eksperimentā var radīt skābekļa gāzi, kā arī ūdeņraža ražošanu.
Komandas mērķis ir uzlabot elektrodus un membrānas, izmantojot vieglāk pieejamus un vieglāk ekstrahējamus materiālus. Šis dizaina uzlabojums varētu padarīt elektrolīzes sistēmas mērogošanu līdz tādam izmēram, kas nepieciešams ūdeņraža ražošanai energoietilpīgām darbībām, piemēram, transportēšanai.

Produkti tiek pārdoti visos Ķīnas reģionos un tiek eksportēti uz pasaules valstīm. Tie ir pārdoti vairāk nekā 20 valstīs un reģionos, tostarp ASV, Vācijā, Marokā, Kenijā, Saūda Arābijā, Vjetnamā, Alžīrijā, Indijā, Tanzānijā un Taivānā. Veiksmīgi nodrošināti labi zināmi uzņēmumi, piemēram, China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group un citi labi zināmi uzņēmumi. Ir daudzas zaļās ūdeņraža hidrogenēšanas stacijas, piemēram, Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming uc nodrošina zaļo un ūdeņraža ražošanas projektus.