Китайські вчені навчилися видобувати водень із морської води максимально дешевим способом

Морська вода є нескінченним джерелом металів, мінералів, питної води, кисню та водню. Однак головна проблема – видобувати їх звідти економічно вигідно. У Китаї знайшли рішення – навчилися видобувати водень без зайвих витрат.

Джерело. Про це пише 3DNews з посиланням на IEEE Spectrum.

Деталі. Водень витягується з води у процесі електролізу. Це проста операція, але тільки якщо видобувати цей газ із прісної води. Видобуток водню безпосередньо з морської води вимагає попереднього опріснення або дуже складних установок. Розчинені в морській воді солі (іони) металів та мінералів руйнують каталізатори електролізерів та інші вузли пристроїв. Крім того, потрібні насоси для прокачування морської води.

Вчені з Нанкінського технічного університету в Китаї в журналі Nature розповіли про унікальну установку, яка без насосів та швидкого зносу каталізаторів здатна тривалий час видобувати водень та кисень прямо з морської води.

«Наша стратегія реалізує ефективний і прямий електроліз морської води, аналогічний розщепленню прісної води, без помітного збільшення експлуатаційних витрат», – сказав Цзунпін Шао, професор хімічної інженерії з Нанкінського технічного університету в Китаї.

Для захисту каталізаторів від впливу морської води – солей та іонів – запропоновано цікаве рішення. Покриті каталізатором електроди, на яких виробляється водень та кисень (один на катоді, а інший на аноді), ніколи не контактують із морською водою. Від цього їх захищає насичений електроліт у вигляді гідроксиду калію, в який ці електроди занурені. Як туди потрапляє вода?

Електроліт по обидва боки електродів захищений мембраною. Багата фтором мембрана пропускає водяну пару, але не рідину. Через мембрану в електроліт потрапляє лише водяна пара, залишаючи солі в морській воді. В електроліті пара знову перетворюється на воду і розщеплюється на водень та кисень як опріснена вода без негативних наслідків для каталізаторів. Закачування пари в електроліт йде рахунок зовнішнього надлишкового тиску і не вимагає насосів.

Дослідники довели роботу інноваційної установки на практиці. Демонстратор із 11 електролізних осередків опустили у води затоки Шеньчжень, де він пропрацював без зупинки 130 днів. Щогодини установка виробляла 386 л водню.

Витрати електрики йшли тільки на підкачування свіжої морської води і на процес електролізу.

Система відмінно себе показала у випробуваннях, хоча про комерційне впровадження говорити поки що рано. Вчені планують значно підвищити її ефективність, для цього необхідні експерименти з різними складами електроліту та каталізаторів.

Бекграунд. Як повідомлялося, вчені США здійснили прорив у галузі термоядерного синтезу – він тепер може стати безкінечним джерелом енергії і з часом звести до мінімуму потребу в викопних джерелах енергетики.