Вважаючи це «Священним Граалем» енергетики, економічне й ефективне перетворення води у водень і кисень через електроліз було метою для вчених впродовж десятиліть. В одному кілограмі водню приблизно у два з половиною рази більше енергії, ніж в природному газі. А найважливіше те, що продукт його горіння – це вода.
В майбутньому водень може живити все: від автомобілів до житлових комплексів. Але його видобуток з води в глобальних масштабах може різко скоротити запаси питної води, пише Newsweek.
Читайте такожКитайці представили водномобіль із запасом ходу 1000 кілометрів (фото)
Пам’ятаючи про всі ці реалії, команда хіміків Стенфордського університету розробила спосіб конвертації морської води, на яку припадає 97% запасів рідини на Землі, у водень. Традиційний пристрій для електролізу складається з двох металевих електродів: анода і катода, — поміщений в електролітний розчин і розділених мембраною. Коли струм проходить через розчин, бульбашки кисню піднімаються над анодом, а водню – над катодом. Щоб мінімізувати кількість енергії, необхідної для вивільнення гідрогену з води, обидва електроди зазвичай вкривають каталізатором.
Пристрій, розроблений командою зі Стенфордського університету, багато в чому схожий на комерційний пристрій електролізу. Але він все ж містить дві критично важливі відмінності, які дозволяють йому працювати з солоною морською водою замість чистої. Сіль, як відомо, складається з атомів хлору з негативним зарядом і атомів натрію з позитивним зарядом. Власне, саме хлор у солоній морській воді створював серйозний виклик для вчених, які сподівалися видобувати з неї водень. Оскільки, він швидко спричиняє корозію металевого анода.
Сіль, звісно, можна прибрати зі складу морської води. Але для цього потрібно витратити додаткову енергію для інтенсивного процесу дистиляції. Щоб уникнути цього, команда зі Стенфордського університету розробила електроди, здатні витримати жорсткі умови.
Вони запропонували, щоб анод складався зі струмоприймача із пористого нікельного пінопласту, вкритого активним і дешевим каталізатором з нікелю і заліза. Каталізатор сам піддається корозії. Але металевий провідник під ним більш активний і легше зношується під дією хлору.
Щоб вирішити цю проблему, знайшли спосіб пригнітити міграцію іонів хлору по шару каталізатора і не дозволити їм досягти металевого провідника. Хитрість була в тому, щоб додати негативно заряджені сульфатні й карбонатні молекули в шар каталізатора, а також в місце сполучення каталізатора з металом. Оскільки молекули з однаковим зарядом відштовхують одна одну, іони сульфату і карбону блокували шкідливий хлор і дозволяли електроду діяти без корозії.
Читайте такожВчені знайшли дешевий спосіб робити пальне для автомобілів на водні
Стабілізований анод виявився здатним проводити електроліз із солоною морською водою впродовж тисячі годин і з такою з ефективністю, як і промислові пристрої для таких процесів. Дослідники тоді штучно збільшити солоність води втричі у порівнянні з морською. Але змінений пристрій електролізу все одно був стабільним впродовж ще тисячі годин. Щоб видобуток водню із морської води був екологічно чистим, вчені запропонували використовувати в процесі електролізу електроенергію з відновлюваних джерел, таких як сонячні електростанції.
