Vesiniku tootmine mereveest

Merevesi, mis moodustab enam kui 95% Maa veest, võib muutuda oluliseks ressursiks puhta vesinikkütuse jätkusuutlikul tootmisel, kasutades KAUSTi juhitud meeskonna poolt välja töötatud vett lõhestavaid katalüsaatoreid.

Vee jagamine võib olla ahvatlev viis süsinikuneutraalsuse saavutamiseks, eriti kui see on ühendatud taastuvate energiaallikatega, nagu päikese- ja tuuleenergia. Vee jagamine hõlmab vee lagunemist elektrokeemilises elemendis, et toota katoodil vesinikku, tekitades samal ajal anoodil rakendatud pinge all hapnikku. Kuid magevees hästi toimivad vesiniku ja hapniku eraldumise katalüsaatorid muutuvad merevees vähem tõhusaks, kuna rohked ioonid võivad soodustada soovimatuid reaktsioone ja mürkkatalüsaatoreid.

Merevees esinevad väga söövitavad kloriidioonid läbivad keerulisi reaktsioone, mis konkureerivad hapniku eraldumisega ja tekitavad kahjulikke ühendeid, nagu hüpoklorit. Kuna vesiniku tootmine sõltub mõlema elektroodi stabiilsetest ja tõhusatest reaktsioonidest, on need ioonid merevee lõhenemisel suur väljakutse.

Keemik selgitab, et hüpoklorit võib tekkida, kuna see nõuab tööstuslike vajaduste rahuldamiseks madalamat tööpinget kui hapniku eraldumise reaktsioon.

Üks viis selle probleemi lahendamiseks on kavandada selektiivsed anoodkatalüsaatorid madalama pingega. Nikli-iriidiumi ühekihiline anoodkatalüsaator näitas merevees paremat jõudlust ja stabiilsust tänu selle metallkomponentide sünergilistele mõjudele.

Meeskond töötas välja lähenemisviisi, mis pakub kõrge efektiivsusega ja stabiilseid vesiniku eraldumise elektrokatalüsaatoreid merevee jagamiseks. Teadlased lõid pisikesed kuupreaktorid, milles katalüsaator oli ümbritsetud molübdeensulfiidist kaitsva kestaga. Katalüsaatori südamik koosnes süsinikupõhisest molübdeenipõhisest redoks-aktiivsest ühendist ja sellel oli tseoliiditaoline järjestatud nanopoorse struktuur.
Kasutades metalli orgaanilisel raamistikul põhinevat lähenemisviisi, ühendasid teadlased metallikompleksi prekursorid linkeri imidasooliga pindaktiivse aine juuresolekul, et tekitada tseoliiditaolisi tsingi-molübdeeni kuubikuid. Nad segasid saadud struktuurid tioatsetamiidiga etanoolis püstjahuti all, moodustades kuubiku molübdeenoksiidi faasi, mis oli ümbritsetud õhukese tsinksulfiidi kestaga.

Seejärel muutsid nad kuupfaasi keemiliselt kõrgel temperatuuril soovitud molübdeensulfiidiga kapseldatud redoks-aktiivseks ühendiks, enne kui tsinksulfiidi väliskihi selektiivselt söövitasid nanoreaktorite saamiseks.

Nanoreaktoritel oli kõrge elektrokatalüütiline aktiivsus ja stabiilsus nii magevees kui ka merevees. "Märkimisväärne aktiivsus ja stabiilsus on tingitud nende ainulaadsest struktuurist."

Südamikul oli arvukalt aktiivseid kohti, mis suurendasid vesiniku tootmist, ja kest omas kihtides mitmeid defekte, eriti subnanomeetri suuruseid auke, mis võimaldasid veemolekulidel imbuda ja siseneda sisemistele aktiivsetele kohtadele.

Ahelpostina toimides blokeeris kest ka soolade ladestumist aktiivsetele kohtadele ja takistas neid.
Nanoreaktori hierarhiline arhitektuur eraldab elektrolüüsi kõrvalreaktsioonidest. "Sarnaselt targale majale toimub peamine reaktsioon tubades, kõrvalreaktsioonid aga tagahoovis."

Uskuge või mitte, merevesi on suurepärane alus kütusele. Selle põhjuseks on asjaolu, et merevesi sisaldab kokteili elementidest, nagu vesinik, hapnik, naatrium ja teised, mis kõik on elu arendamiseks Maal hädavajalikud. Siinne kütuseosa pärineb merevees leiduvast vesinikust. Kahjuks on vesinikgaasi tõmbamine ülejäänud elementidest olnud üsna suur väljakutse, vähemalt siiani.

Seade toodab mereveega võrdväärset kütust, süstides merevett lehtrisüsteemi, mis juhib selle läbi kahemembraanilise filtreerimissüsteemi. See süsteem kasutab elektrit ka vesiniku edukaks tõmbamiseks mereveest, eraldades selle tõhusalt teistest meie ookeanides leiduvatest elementidest. Selle uue uuringu tulemused näitavad, et see võib aidata edendada uusi jõupingutusi madala süsinikusisaldusega kütuste tootmiseks.

Suur võit oli see, et süsteem ei tekitanud hunnikut kahjulikke kõrvalsaadusi, mida nad on näinud ka teistes süsteemides. Enamik praegustest vesi-vesiniksüsteemidest kasutab ühekihilist membraani. Kuid seekord viisid teadlased kaks kihti kokku ja see näitas paremat viisi, kuidas kontrollida ioonide liikumist merevees katses, mis muutis selle tõhusamaks.

Vesinikkütuse loomise võimalus merevee abil osutuks kasulikuks, kuna see on madala süsinikusisaldusega kütus, mida praegu kasutatakse kütuseelemendiga elektrisõidukite käitamiseks ja mis toimib isegi energiavõrkude pikaajalise salvestusvõimalusena. Varasemad katsed vesinikgaasi valmistamiseks nõuavad värsket või magestatud vett ja kuigi oleme näinud edukaid vee magestamise süsteeme, on see palju kallim ja energiamahukam.
Selle põhjuseks on asjaolu, et vee puhastamine enne selle kasutamist nõuab kalleid süsteeme, energiat ja isegi seadme keerukust, samas kui seade, mis suudab vesinikkütuse tootmiseks kasutada merevett, ei vajaks neid lisaosi.

Vesiniku tootmine mereveest kõlab nagu unistuse täitumine!
See on rikkalik, tasuta ja lihtne.
Merevesi on peaaegu piiramatu tooraineallikas ja siin pole keegi, kes selle eest arvet esitaks. Igaüks saab seda tasuta ämbritäie.
Tööstusharu võtmeisikud peavad sellesse ideesse armuma.
Vesiniku ekstraheerimise protsess on lihtne. Merevesi sisaldab suures koguses lahustunud vesinikgaasi. Selle eraldamiseks on vaja lihtsat elektrolüüsi – me tegime seda isegi teismelistena füüsikatunnis!

See toimib järgmiselt
See on loomulik, säilitatav ja ohutu
Merevett peetakse taastuvaks energiaallikaks, mis võib aidata vähendada meie sõltuvust fossiilenergiast. Ja kaevandamisprotsess ei tekita süsinikuheidet.

Vesinikku saab säilitada
Salvestatud vesinikku saab kasutada elektri tootmiseks või sõidukite toiteks täpselt siis, kui vaja.
See korvab teiste taastuvate energiaallikate vahelduvuse – vihmased või tuulevaiksed päevad. See sobib suurepäraselt piirkondadesse, kus on juurdepääs suurtele mereveekogudele, kuid kus on vähe tavapäraseid energiaressursse.
See võib aidata vähendada globaalset soojenemist, tagada energiajulgeoleku ja kaitsta keskkonda.

Lihtne-peasy, tõesti
Protsess on energiamahukas: vesiniku eraldamine mereveest nõuab palju energiat ja üldine kasutegur on üsna madal.
Tootmine on kallis: infrastruktuuri rajamine nõuab väga suuri alginvesteeringuid. Ülioluline on ka hooldus, kuna merevee soolasisaldus võib põhjustada korrosiooni ja muid tehnilisi probleeme.
Asukohad on haruldased: need saidid peavad arvestama vee sügavust ja kvaliteeti, samuti energiaallikate lähedust. Kõik piirkonnad ei sobi mereveest vesiniku tootmiseks!
Ja lõpuks pole see nii turvaline, kui arvate!

Protsess vabastab kloori gaasi.
See gaas ühineb teiste looduslike elementidega ja moodustab dioksiine, mis saastavad vett, saastavad kalu ja kanduvad üle inimestele ja suurematele loomadele, kes kalu söövad.

Kas soovite mõnda näidet See kombineerib
Water =>vesinikkloriidhape, äge toksiline mõju kõikidele eluvormidele.
Hydrogen =>gaas vesinikkloriid, väga plahvatusohtlik ühend
Atsetüleen, gaas, mida võivad toota mõned mereorganismid, näiteks bakterid ja teatud vetikaliigid. See ühineb dikloroetaaniks, mis on väga plahvatusohtlik ühend.

Eeter, jälgi teatud vetikaliikides. See ühineb kloroatsetaldehüüdiks, mis on väga toksiline kantserogeenne ühend.
Ammoniaak, mida tavaliselt toodavad mereorganismid. See ühineb klooramiinideks, mis on väga toksiline hingamisteede ärritaja.
Paljutõotav innovatsioon, mis võib puhta energia sektoris revolutsiooni teha
Vesiniku tootmine mereveest võib oluliselt muuta ja aidata võidelda globaalse soojenemisega säästvamal viisil.
Samuti on sellel potentsiaal vähendada meie sõltuvust fossiilkütustest ning liikuda puhtama, jätkusuutlikuma ja taskukohasema tuleviku poole.
Nende lubaduste tõttu on paljudest kaasnevatest väljakutsetest ja riskidest liiga lihtne mööda vaadata.
See on minu palve majanduse ja energeetika võtmeisikutele: palun hingake sügavalt sisse, istuge maha ja mõelgem korraks sellele.

Teadlased ütlesid pressiteates, et mereveega töötamine oleks ökonoomsem variant, kuna vee puhastamine on kallis, energiamahukas ja lisab seadmetele keerukust. Lisaks sisaldab looduslik magevesi lisandeid, mis on tänapäevase tehnoloogia jaoks problemaatilised, lisaks sellele, et see on planeedi piiratud ressurss.
Lisaks merevee-vesiniku membraanisüsteemi väljatöötamisele märkis töörühm, et uuring andis parema üldise arusaama merevee ioonide liikumisest läbi membraanide. Neid teadmisi saaks rakendada ka muudes valdkondades, näiteks hapnikugaasi tootmisel.
Veelgi enam, nad ütlesid, et bipolaarse membraanisüsteemi ioonide voolu ja muundamise mõistmine on oluline selleks, et elektrolüüsi abil toota hapnikku, ja meeskond näitas, et bipolaarne membraan võib nende katses tekitada hapnikku koos vesiniku tootmisega.
Meeskonna eesmärk on täiustada elektroode ja membraane, kasutades paremini kättesaadavaid ja hõlpsamini ekstraheeritavaid materjale. See disaini täiustamine võib muuta elektrolüüsisüsteemi skaleerimise sellisele suurusele, mis on vajalik vesiniku tootmiseks energiamahukate tegevuste jaoks, nagu transport.

Tooteid müüakse kõigis Hiina piirkondades ja eksporditakse riikidesse üle maailma. Neid on müüdud enam kui 20 riigis ja piirkonnas, sealhulgas Ameerika Ühendriikides, Saksamaal, Marokos, Keenias, Saudi Araabias, Vietnamis, Alžeerias, Indias, Tansaanias ja Taiwanis. Edukalt pakuti selliseid tuntud ettevõtteid nagu China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group ja teised tuntud ettevõtted. Seal on palju rohelisi vesiniku hüdrogeenimisjaamu, nagu Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming jne, mis pakuvad rohelisi ja vesiniku tootmise projekte.