据宾夕法尼亚大学的一组研究人员称，太阳能、风能和海洋的能量可能很快就会结合起来，生产出对环境友好的氢燃料。 团队将净水技术融入全新实验项目 海水电解槽，它使用电流分离水分子中的氢和氧。
据 Kappa 环境工程教授和埃文普大学教授布鲁斯洛根说，这种“海水分解”的新方法可以促进将风能和太阳能转化为可储存和便携式燃料。
“氢是一种很好的燃料，但你必须得到它，”洛根说。 - 唯一可持续的方法是使用可再生能源并从水中生产。 您还需要使用人们不想用于其他目的的水，那就是海水。 因此，制氢的圣杯必须结合沿海和海洋环境中的海水、风能和太阳能。”
尽管海水丰富，但通常不用于水分离。 如果水在被送入电解槽之前没有经过脱盐——这是一个昂贵的额外步骤——海水中的氯离子会变成有毒的氯气，这会破坏设备并渗入环境。
为了防止这种情况，研究人员插入了一层薄的半透膜，该膜最初设计用于在反渗透 (RO) 处理中净化水。 反渗透膜已经取代了电解槽中常用的离子交换膜。
“反渗透背后的想法是，你对水施加非常高的压力，将其推过膜并将氯离子留在后面，”洛根说。
在电解槽中，海水将不再推动反渗透膜，而是被它截留。 该膜用于分离两个浸没电极附近发生的反应——一个带正电的阳极和一个带负电的阴极——连接到外部电源。 当电源打开时，水分子开始在阳极分裂，释放出称为质子的微小氢离子并形成氧气。 然后质子穿过膜并在阴极与电子结合形成氢气。
安装反渗透膜后，海水留在阴极侧，氯离子太大而无法穿过膜到达阳极，从而阻止了氯气的形成。
但正如洛根指出的那样，在水分解过程中，其他盐类被故意溶解在水中以使其导电。 离子交换膜通过电荷过滤离子，允许盐离子通过。 没有反渗透膜。
由于较大离子的运动受到 RO 膜的限制，研究人员需要测试穿过孔隙的微小质子是否足以维持高电流。
在一系列实验中，研究人员测试了两种市售的反渗透膜和两种阳离子交换膜，这是一种允许系统中所有带正电的离子移动的离子交换膜。 对它们中的每一个都测试了膜对离子运动的阻力。 还计算了完成反应所需的能量，监测了气态氢气和氧气的形成，分析了与氯离子的相互作用和对膜的损害。
研究人员最近从美国国家科学基金会 (NSF) 获得了 300 万美元的资助，用于继续研究海水电解。 洛根希望他们的研究将在减少全球二氧化碳排放方面发挥关键作用。
另请阅读：