Водородное топливо из морской воды: новая китайская разработка

Использование возобновляемой электроэнергии для расщепления воды на водород и кислород эксперты считают самым чистым способом производства водородного топлива. Исследователи в Китае создали устройство, которое может напрямую расщеплять морскую воду для производства водородного топлива.

“Наша стратегия реализует эффективный и масштабируемый прямой электролиз морской воды способом, аналогичным разделению пресной воды, без заметного увеличения эксплуатационных расходов”, – объясняет Цзунпин Шао, профессор химического машиностроения Нанкинского технологического университета.

В настоящее время более 90 % водорода производится из ископаемого топлива, что приводит к значительным выбросам углекислого газа в процессе. Океаны и моря могут быть бесконечным источником дешевого водорода без вредных выбросов. Но расщепление соленой воды с помощью современных электролизных устройств затруднено.

Шао и Хепин Се из Шэньчжэньского университета спроектировали систему электролиза таким образом, чтобы ионы и примеси не попадали на электроды, вызывая побочных реакции или коррозии. В их устройстве два электрода, разделенные тонкой пленкой, разделяющей кислород и водород, погружаются в концентрированный электролитный раствор гидроксида калия. Пористые мембраны отделяют электролит от морской воды с каждой стороны. Богатая фтором мембрана не пропускает жидкую воду, но пропускает водяной пар.

Теперь, когда электричество проходит через электроды, оно расщепляет воду в растворе электролита. Концентрация раствора еще больше увеличивается, создавая разницу давлений между электролитом и морской водой снаружи мембран. Это приводит к тому, что морская вода самопроизвольно испаряется, а водяной пар диффундирует через мембраны в электролит, где снова превращается в жидкую воду, пополняя ранее подвергшуюся электролизу воду.
Таким образом, электролиз воды на электродах поддерживает постоянный поток чистой воды к электродам, не допуская попадания ионов и других примесей в морскую воду снаружи мембраны.

“Таким образом, для обеспечения поступления воды в систему не требуется дополнительной энергии”, – говорит Шао. “А это означает, что энергопотребление нашего электролизера аналогично энергопотреблению промышленного щелочного электролизера. Стоимость мембраны очень низкая, и она обладает лучшими противообрастающими характеристиками”.

Чтобы показать практичность конструкции, команда изготовила демонстрационное устройство, содержащее 11 электролизеров. Они протестировали его, используя настоящую морскую воду из Шэньчжэньского залива. Система работала по назначению без сбоев более 130 дней, производя 386 литров водорода в час.