Традиционные методы сталкиваются с рядом проблем, основными из которых являются коррозия и ухудшение эксплуатационных характеристик.
Изготовленный по индивидуальному заказу электрод решает множество проблем, создавая защитную микросреду.
iStock/ ивандан
Ученые представили новый метод, который может эффективно выжимать водород из морской воды. Разработанный исследователями из Университета Шарджи, метод предлагает чистый способ получения водорода непосредственно из морской воды без необходимости опреснения. Метод может быть эффективен для засушливых прибрежных регионов.
Их многослойный электрод, созданный с учетом микросреды, устойчив к коррозии и ухудшению производительности, которые обычно вызываются ионами хлора при традиционном электролизе морской воды.
В ходе своего эксперимента исследователи успешно извлекли водород, не удаляя минеральные соли, содержащиеся в морской воде, и не добавляя никаких химикатов.
Стратегическая интеграция карбоната
В исследовании, опубликованном в журнале Small, используется стратегическая интеграция участков оснований Льюиса карбоната (CO₃2⁻), закрепленных на слоистых двойных гидроксидах кобальта (Co LDH), встроенных в наноструктуру NiBOx, поддерживаемую микроматрицей Ni(OH)₂/NF.
Исследовательская группа обнаружила, что включение бора в матрицу Ni-OOH образует защитную метаборатную пленку, предотвращающую растворение металла и образование непроводящего оксида, 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 ухудшением производительности, вызванными хлорид-ионами в морской воде», — сказал доктор Танвир Уль Хак, доцент кафедры химии Университета Шарджи и ведущий автор исследования.
Электрод, изготовленный по индивидуальному заказу, решает множество проблем
Изготовленный по индивидуальному заказу электрод решает множество проблем, создавая защитную и реактивную микросреду, которая повышает производительность и одновременно устойчива к повреждениям.
Новая усовершенствованная конструкция анода, разработанная исследователями, обеспечивает промышленно приемлемую плотность тока 1,0 А см⁻2 при 1,65 В в стандартных условиях, что является значительным шагом на пути к масштабируемому производству водорода без опреснения непосредственно из морской воды.
«Основание Льюиса CO₃2⁻, ковалентно функционализированное на коактивных участках, устанавливает динамическое взаимодействие, которое непрерывно расщепляет молекулы воды, одновременно связывая ионы H⁺, создавая локализованную кислую микросреду», — говорят исследователи в исследовании.
«Такое подкисление улучшает кинетику OER и защищает от воздействия хлоридов и образования осадка, устраняя ключевые барьеры стабильности и эффективности при прямом электролизе морской воды».
Устраняя необходимость в пресной воде и энергоемком опреснении, эта технология может позволить использовать солнечные водородные фермы в засушливых прибрежных районах, таких как ОАЭ, где много морской воды и солнечного света, но мало пресной воды. При правильном масштабировании система может облегчить производство больших объемов «зеленого водорода», производимого путем электролиза с использованием возобновляемой энергии, сообщает Engineering & Technology.
Юсеф Хайк, профессор машиностроения и ядерной инженерии в Университете Шарджи и автор-корреспондент исследования, заявил, что новая система генерирует водород с промышленной скоростью — 1 ампер на квадратный сантиметр — при низком энергопотреблении.
Это может перевернуть наше представление о производстве водорода в прибрежных регионах, особенно в засушливых странах, таких как ОАЭ, где пресная вода ограничена, но в изобилии солнечный свет и морская вода. Сила технологии заключается в передовой многослойной структуре электрода, которая не только выдерживает суровые условия морской воды, но и процветает в них, сообщает SciTechDaily.
Sourse: interestingengineering.com
