Dengiz suvidan vodorod ishlab chiqarish

Yer suvining 95% dan ortig'ini tashkil etuvchi dengiz suvi KAUST boshchiligidagi guruh tomonidan ishlab chiqilgan suvni bo'luvchi katalizatorlardan foydalangan holda toza vodorod yoqilg'isini barqaror ishlab chiqarishda asosiy manbaga aylanishi mumkin.

Suvning bo'linishi, ayniqsa quyosh va shamol energiyasi kabi qayta tiklanadigan energiya manbalari bilan birgalikda uglerod neytralligi uchun jozibali yo'l taklif qilishi mumkin. Suvning bo'linishi elektrokimyoviy hujayradagi suvning parchalanishini o'z ichiga oladi, bu esa qo'llaniladigan kuchlanish ostida anodda kislorod ishlab chiqarishda katodda vodorod hosil qiladi. Shunga qaramay, chuchuk suvda yaxshi ishlaydigan vodorod va kislorod evolyutsiyasi katalizatorlari kiruvchi reaktsiyalar va zaharli katalizatorlarni qo'zg'atishi mumkin bo'lgan ko'p ionlar tufayli dengiz suvida samarasiz bo'ladi.

Dengiz suvida mavjud bo'lgan yuqori korroziv xlorid ionlari kislorod evolyutsiyasi bilan raqobatlashadigan va gipoxlorit kabi zararli birikmalarni hosil qiluvchi murakkab reaktsiyalarga uchraydi. Vodorod ishlab chiqarish ikkala elektrodda ham barqaror va samarali reaktsiyalarga bog'liq bo'lganligi sababli, bu ionlar dengiz suvining bo'linishi uchun katta muammo hisoblanadi.

Kimyoviy tushuntiradiki, gipoxlorit hosil bo'lishi kislorodning evolyutsiya reaktsiyasiga qaraganda sanoat ehtiyojlarini qondirish uchun pastroq ish kuchlanishini talab qiladi.

Ushbu muammoni hal qilishning bir usuli - past kuchlanish talablari bilan selektiv anodli katalizatorlarni loyihalash. Nikel-iridiy monoqatlamli anod katalizatori uning metall komponentlari orasidagi sinergetik ta'sir tufayli dengiz suvida yaxshilangan ishlash va barqarorlikni ko'rsatdi.

Jamoa dengiz suvining bo'linishi uchun yuqori samarali va barqaror vodorod evolyutsiyasi elektrokatalizatorlarini ta'minlaydigan yondashuvni ishlab chiqdi. Tadqiqotchilar kichik kubik reaktorlarni yaratdilar, ularda katalizator molibden sulfidli himoya qobig'i bilan qoplangan. Katalizator yadrosi uglerod bilan qo'llab-quvvatlanadigan molibdenga asoslangan redoks faol birikmasidan iborat bo'lib, zeolitga o'xshash tartibli nano gözenekli tuzilishga ega edi.
Metall organik ramkaga asoslangan yondashuvdan foydalangan holda, tadqiqotchilar zeolitga o'xshash sink-molibden kublarini hosil qilish uchun sirt faol moddasi ishtirokida metall kompleks prekursorlarini bog'lovchi imidazol bilan birlashtirdilar. Olingan tuzilmalarni etanoldagi tioasetamid bilan reflyuks ostida aralashtirib, yupqa rux sulfid qobig'ida joylashgan kubik molibden oksidi fazasini hosil qilishdi.

Keyinchalik, ular nanoreaktorlarni olish uchun rux sulfidining tashqi qatlamini tanlab olishdan oldin yuqori haroratda kub fazani kerakli molibden sulfid bilan qoplangan redoks faol birikmasiga kimyoviy aylantirdilar.

Nanoreaktorlar toza suvda ham, dengiz suvida ham yuqori elektrokatalitik faollik va barqarorlikni namoyish etdi. "Ajoyib faollik va barqarorlik ularning noyob tuzilishi bilan bog'liq."

Yadro vodorod ishlab chiqarishni kuchaytiradigan ko'plab faol joylarni ko'rsatdi va qobiq qatlamlarida bir nechta nuqsonlarni, ayniqsa suv molekulalarining ichki faol joylarga o'tishi va kirishiga imkon beradigan subnanometr o'lchamdagi teshiklarni ko'rsatdi.

Zanjirli pochta vazifasini bajaruvchi qobiq, shuningdek, faol saytlarda tuzlarning to'planishini to'sib qo'ydi va oldini oldi.
Nanoreaktorning ierarxik arxitekturasi elektrolizni yon reaksiyalardan ajratib turadi. "Aqlli uyga o'xshab, asosiy reaktsiya xonalarda, yon reaktsiyalar esa orqa hovlida sodir bo'ladi."

Ishoning yoki ishonmang, dengiz suvi yoqilg'i uchun ajoyib asosdir. Buning sababi shundaki, dengiz suvida vodorod, kislorod, natriy va boshqalar kabi elementlar kokteyli mavjud bo'lib, ularning barchasi Yerdagi hayotning rivojlanishi uchun zarurdir. Bu yerdagi yoqilg'i qismi dengiz suvida joylashgan vodoroddan keladi. Afsuski, qolgan elementlardan vodorod gazini tortib olish, hech bo'lmaganda, hozirgacha juda qiyin bo'lgan.

Qurilma dengiz suvini ikki membranali filtrlash tizimidan o'tadigan voronka tizimiga quyish orqali dengiz suvi yoqilg'isiga teng bo'lgan narsani ishlab chiqaradi. Ushbu tizim, shuningdek, vodorodni dengiz suvidan muvaffaqiyatli tortib olish uchun elektr energiyasidan foydalanadi va uni okeanlarimizdagi boshqa elementlardan samarali ravishda ajratadi. Ushbu yangi tadqiqot natijalari shuni ko'rsatadiki, u kam uglerodli yoqilg'i ishlab chiqarish bo'yicha yangi sa'y-harakatlarni rivojlantirishga yordam beradi.

Bu erda katta yutuq shundaki, tizim ko'plab zararli yon mahsulotlarni yaratmagan, bu ular boshqa tizimlarda ko'rgan narsadir. Hozirgi suv-vodorod tizimlarining aksariyati bir qatlamli membranani ishlatadi. Biroq, bu safar tadqiqotchilar ikkita qatlamni birlashtirdilar va bu tajriba doirasida dengiz suvidagi ionlarning harakatini boshqarishning yaxshiroq usulini ko'rsatdi, bu esa uni yanada samaraliroq qildi.

Dengiz suvidan foydalangan holda vodorod yoqilg'isini yaratish foydali bo'ladi, chunki u kam uglerodli yoqilg'i bo'lib, hozirgi vaqtda yonilg'i xujayrasi elektr transport vositalarini ishlatish uchun ishlatiladi va hatto energiya tarmoqlari uchun uzoq muddatli saqlash varianti sifatida ishlaydi. Vodorod gazini ishlab chiqarish bo'yicha oldingi urinishlar uchun toza yoki tuzsizlangan suv kerak bo'ladi va biz muvaffaqiyatli suvni tuzsizlantirish tizimlarini ko'rgan bo'lsak-da, bu ancha qimmatroq va energiya talab qiladi.
Buning sababi, suvni ishlatishdan oldin tozalash qimmat tizimlarni, shuningdek, energiya va hatto qurilmaga qo'shimcha murakkablikni talab qiladi, holbuki vodorod yoqilg'isini yaratish uchun dengiz suvidan foydalana oladigan qurilma bu qo'shimcha qismlarni talab qilmaydi.

Dengiz suvidan vodorod ishlab chiqarish orzuga o'xshaydi!
Bu ko'p, bepul va oson.
Dengiz suvi deyarli cheksiz xom ashyo manbai bo'lib keladi va bu yerda uni hisob-kitob qiladigan hech kim yo'q. Har kim uni bir chelak to‘la tekinga olishi mumkin.
Sanoatning asosiy ishtirokchilari bu g'oyaga oshiq bo'lishlari aniq.
Vodorodni olish jarayoni oson. Dengiz suvida katta miqdorda erigan vodorod gazi mavjud. Uni olish uchun oddiy elektroliz kerak - biz buni hatto fizika darsida o'smirlar sifatida ham qilganmiz!

Bu qanday ishlaydi
Bu tabiiy, saqlanishi mumkin va xavfsizdir
Dengiz suvi qayta tiklanadigan energiya manbai hisoblanadi, bu bizning fotoalbom energiyaga bo'lgan ishonchimizni kamaytirishga yordam beradi. Va qazib olish jarayoni uglerod emissiyasini yaratmaydi.

Vodorodni saqlash mumkin
Saqlangan vodorod elektr energiyasini ishlab chiqarish yoki kerak bo'lganda transport vositalarini quvvatlantirish uchun ishlatilishi mumkin.
Bu boshqa qayta tiklanadigan manbalar - yomg'irli yoki shamolsiz kunlarning uzilishlarini qoplaydi. Bu dengiz suvining katta havzalariga ega bo'lgan, ammo an'anaviy energiya resurslari kam bo'lgan hududlar uchun juda mos keladi.
Bu global isishni kamaytirishga, energiya xavfsizligini ta'minlashga va atrof-muhitni muhofaza qilishga yordam beradi.

Haqiqatan ham oson
Jarayon energiyani ko'p talab qiladi: dengiz suvidan vodorodni olish uchun katta energiya talab qilinadi va umumiy samaradorlik ancha past.
Ishlab chiqarish qimmat: infratuzilmani qurish juda katta boshlang'ich sarmoyani talab qiladi. Dengiz suvidagi tuz miqdori korroziya va boshqa texnik muammolarni keltirib chiqarishi mumkinligi sababli, parvarishlash ham juda muhimdir.
Joylar kamdan-kam uchraydi: Bu saytlar suv chuqurligi va sifatini, shuningdek, energiya manbalariga yaqinligini hisobga olishi kerak. Dengiz suvidan vodorod ishlab chiqarish uchun hamma hududlar ham mos emas!
Va nihoyat, bu siz o'ylagandek xavfsiz emas!

Jarayon xlor gazini ozod qiladi.
Bu gaz boshqa tabiiy elementlar bilan birlashadi va suvni ifloslantiradigan, baliqlarni ifloslantiradigan va baliqni iste'mol qiladigan odamlarga va kattaroq hayvonlarga o'tadigan dioksinlarni hosil qiladi.

U bilan birlashadigan ba'zi misollarni xohlaysizmi
Water =>xlorid kislotasi, hayotning barcha shakllariga o'tkir toksik ta'sir.
Hydrogen =>vodorod xlorid gazi, yuqori portlovchi birikma
Asetilen, bakteriyalar va suv o'tlarining ayrim turlari kabi ba'zi dengiz organizmlari tomonidan ishlab chiqarilishi mumkin bo'lgan gaz. U juda portlovchi birikma bo'lgan dikloroetanga birlashadi.

Eter, suv o'tlarining ma'lum turlarida iz miqdori. U juda zaharli, kanserogen birikma bo'lgan xloroasetaldegidga birlashadi.
Ko'pincha dengiz organizmlari tomonidan ishlab chiqarilgan ammiak. U juda zaharli respirator tirnash xususiyati beruvchi xloraminlarga birlashadi.
Toza energiya sektorini inqilob qilish potentsialiga ega istiqbolli yangilik
Dengiz suvidan vodorod ishlab chiqarish keskin o'zgarishlarga olib kelishi va global isishni yanada barqaror yo'l bilan hal qilishga yordam berishi mumkin.
Bu, shuningdek, qazib olinadigan yoqilg'iga bo'lgan qaramlikni kamaytirish va yanada toza, barqaror va arzon kelajak sari harakat qilish imkoniyatiga ega.
Ushbu va'dalar ko'plab qiyinchiliklar va xavflarni ko'zdan kechirishni osonlashtiradi.
Iqtisodiyot va energetika sohasidagi asosiy ishtirokchilarga iltimosim: keling, chuqur nafas olib, orqaga o‘tirib, bir zum o‘ylab ko‘raylik.

Tadqiqotchilar press-relizda dengiz suvi bilan ishlash ancha tejamkor variant bo‘lishini, chunki suvni tozalash qimmat, energiyani ko‘p va qurilmalarga murakkablik tug‘dirishini aytishdi. Bundan tashqari, tabiiy chuchuk suv sayyoradagi cheklangan resurs bo'lishdan tashqari, zamonaviy texnologiyalar uchun muammoli bo'lgan aralashmalarni o'z ichiga oladi.
Dengiz suvidan vodorodga membrana tizimini ishlab chiqishdan tashqari, tadqiqot dengiz suvi ionlarining membranalar orqali qanday harakatlanishini yaxshiroq tushunish imkonini berganligini ta'kidladi. Bu bilimlar kislorod gazini ishlab chiqarish kabi boshqa sohalarda ham qo'llanilishi mumkin.
Bundan tashqari, ular bipolyar membrana tizimidagi ion oqimi va konversiyasini tushunish elektroliz orqali kislorod ishlab chiqarish uchun zarur ekanligini aytishdi va jamoa bipolyar membrana o'z tajribasida vodorod ishlab chiqarish bilan birga kislorod gazini ham ishlab chiqarishi mumkinligini ko'rsatdi.
Jamoa elektrodlar va membranalarni yanada qulayroq va oson qazib olinadigan materiallar yordamida yaxshilashni maqsad qilgan. Dizayndagi bunday yaxshilanish elektroliz tizimini transport kabi energiyani ko'p talab qiladigan faoliyat uchun vodorod ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan hajmgacha kengaytirishi mumkin.

Mahsulotlar Xitoyning barcha hududlarida sotiladi va butun dunyo mamlakatlariga eksport qilinadi. Ular AQSh, Germaniya, Marokash, Keniya, Saudiya Arabistoni, Vetnam, Jazoir, Hindiston, Tanzaniya va Tayvan kabi 20 dan ortiq mamlakat va mintaqalarda sotilgan. China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group va boshqa taniqli korxonalar kabi taniqli korxonalarni muvaffaqiyatli taqdim etdi. Vulanchabu, Xaykou, Xaynan, Xaynan Xaykou, Yunnan Kunming va boshqalar kabi ko'plab yashil vodorod vodorod gidrogenatsiya stantsiyalari yashil va vodorod ishlab chiqarish loyihalarini taqdim etadi.