Учёные представили новый метод, способный эффективно извлекать водород из морской воды. Разработанный исследователями из Университета Шарджи (ОАЭ), этот метод предлагает экологически чистый способ получения водорода из морской воды без необходимости её опреснения.
Метод может быть особенно эффективен для засушливых прибрежных регионов. Созданный многослойный электрод с инженерно-модифицированной микросредой устойчив к коррозии и снижению производительности, которые обычно вызываются ионами хлорида при традиционном электролизе морской воды.
Во время эксперимента исследователи успешно извлекли водород, не удаляя минеральные соли, содержащиеся в морской воде, и не добавляя никаких химикатов.
Читайте: Прорыв в термоядерном синтезе – Немецкий Wendelstein 7-X бьёт рекорды на пути к чистой энергии
Стратегическая интеграция карбонатов
В исследовании, опубликованном в журнале Small, используется стратегическая интеграция карбонатных (CO₃²⁻) сайтов основания Льюиса (химические соединения, способные принимать электронную пару), закреплённых на слоистых двойных гидроксидах кобальта (Co LDH), встроенных в наноструктуру NiBOx, которая, в свою очередь, поддерживается микромассивом Ni(OH)₂/NF.
Исследовательская группа показала, что включение бора в матрицу Ni-OOH образует защитную метаборатную пленку, предотвращающую растворение металла и образование непроводящих оксидов, тем самым повышая коррозионную стойкость токосъемника в условиях соленой морской воды.
«Мы разработали новый многослойный электрод, который может эффективно и устойчиво извлекать водород непосредственно из морской воды. Традиционные методы сталкиваются с множеством проблем, в основном с коррозией и снижением производительности, вызванными ионами хлорида в морской воде», — сказал доктор Танвир Уль Хак, доцент кафедры химии в Университете Шарджи и ведущий автор исследования.
Специальный электрод решает множество проблем
Специально разработанный электрод решает множество проблем, создавая защитную и реактивную микросреду, которая повышает производительность и одновременно противостоит повреждениям.
Новая усовершенствованная конструкция анода, разработанная исследователями, достигает промышленно значимой плотности тока в 1,0 А·см⁻² при напряжении 1,65 В в стандартных условиях. Это знаменует важный шаг на пути к масштабируемому производству водорода непосредственно из морской воды без опреснения.
«Карбонатные сайты основания Льюиса, ковалентно функционализированные на активных центрах кобальта, создают динамическое взаимодействие, которое непрерывно расщепляет молекулы воды, одновременно связывая ионы H⁺, что приводит к образованию локализованной кислой микросреды», — отмечают исследователи в своей работе.
«Это подкисление улучшает кинетику OER (реакции выделения кислорода — ключевого процесса в электролизе воды) и защищает от воздействия хлоридов и образования осадков, решая ключевые проблемы стабильности и эффективности при прямом электролизе морской воды».
Устраняя потребность в пресной воде и энергоемком опреснении, эта технология может способствовать созданию водородных ферм на солнечной энергии в засушливых прибрежных районах, таких как ОАЭ, где морская вода и солнечный свет в избытке, а пресная вода — в дефиците.
При правильном масштабировании система может упростить производство больших объемов «зеленого водорода» — водорода, получаемого путем электролиза с использованием возобновляемых источников энергии.
Юсеф Хаик, профессор кафедры машиностроения и ядерной инженерии в Университете Шарджи и автор-корреспондент исследования, заявил, что новая система генерирует водород с промышленно значимой скоростью — 1 ампер на квадратный сантиметр — при низких энергозатратах.
Это может кардинально изменить наши представления о производстве водорода в прибрежных регионах, особенно в засушливых странах, таких как ОАЭ, где пресная вода ограничена, но в избытке имеются солнечный свет и морская вода.
Сила технологии заключается в усовершенствованной многослойной структуре электрода, которая не только выдерживает суровые условия морской воды, но и успешно в них функционирует.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU