Home » Știință » Cercetătorii au creat un sistem pentru a transforma apa de mare în combustibil cu hidrogen

Cercetătorii au creat un sistem pentru a transforma apa de mare în combustibil cu hidrogen

Publicat: 16.04.2023

Amestecul de hidrogen, oxigen, sodiu și alte elemente din apa de mare o face pe aceasta vitală pentru viața pe Pământ. Dar aceeași chimie complexă a făcut dificilă extragerea hidrogenului gazos pentru utilizări de energie curată. Un sistem care extrage hidrogen combustibil din apa de mare ar putea rezolva problema.

Cercetătorii de la SLAC National Accelerator Laboratory al Departamentului de Energie din SUA și de la Universitatea Stanford, împreună cu colaboratorii de la Universitatea din Oregon și Universitatea Metropolitană din Manchester (Anglia), au găsit o modalitate de a scoate combustibil cu hidrogen din apa de mare printr-un sistem cu membrană dublă și electricitate.

Designul lor inovator s-a dovedit a avea succes în generarea de hidrogen gazos fără a produce cantități mari de produse secundare dăunătoare. Rezultatele studiului lor, publicat în Joule, ar putea duce la un progres în producerea de combustibili cu emisii scăzute de carbon.

„Multe sisteme apă-hidrogen încearcă astăzi să utilizeze o membrană monostrat, adică cu un singur strat. Studiul nostru a reunit două straturi”, a spus Adam Nielander, cercetător asociat la Centrul SUNCAT pentru Știința și Cataliza de Interfețe, o instituție comună SLAC-Stanford.

„Aceste arhitecturi cu membrane ne-au permis să controlăm modul în care ionii din apa de mare s-au mișcat în experimentul nostru”, spune Nielander.

De ce avem nevoie de combustibil cu hidrogen din apa de mare?

Hidrogenul gazos este un combustibil cu emisii scăzute de carbon utilizat în prezent în multe moduri, cum ar fi pentru vehicule electrice cu celule de combustibil și ca opțiune de stocare a energiei pe durată lungă, una care este potrivită pentru a stoca energie timp de săptămâni, luni sau mai mult pentru rețelele electrice.

Multe încercări de a produce hidrogen gazos încep cu apă proaspătă sau desalinizată, dar acele metode pot fi costisitoare și consumatoare de energie, subliniază Tech Xplore.

Apa tratată este mai ușor de prelucrat, deoarece are mai puține substanțe (elemente chimice sau molecule) în componență. Cu toate acestea, purificarea apei este costisitoare, necesită energie și adaugă complexitate dispozitivelor, au spus cercetătorii. O altă opțiune, apa dulce naturală, conține și ea o serie de impurități care sunt problematice pentru tehnologia modernă, pe lângă faptul că reprezintă o resursă mai limitată pe planetă, au spus aceștia.

Ce a proiectat echipa de cercetători?

Pentru a lucra cu apa de mare, echipa a implementat un sistem de membrană bipolar (cu două straturi) și l-a testat folosind electroliza, o metodă care folosește electricitatea pentru a antrena ionii pentru a rula o reacție dorită. Oamenii de știință și-au început proiectarea prin controlul celui mai dăunător element pentru sistemul de apă de mare, clorura, a spus Joseph Perryman, cercetător postdoctoral la SLAC și Stanford.

„Există multe specii reactive în apa de mare care pot interfera cu reacția apă-hidrogen, iar clorura de sodiu care face apa de mare sărată este unul dintre principalii vinovați. În special, clorura care ajunge la anod și oxidează va reduce durata de viață a unui sistem de electroliză și poate deveni de fapt nesigură din cauza naturii toxice a produselor de oxidare care includ clor molecular și înălbitor”, a spus Perryman.

Membrana bipolară din experiment permite accesul la condițiile necesare pentru a produce hidrogen combustibil din apa de mare și atenuează intrarea clorurii în centrul de reacție.

„În esență, noi dublăm modalitățile de a opri această reacție a clorurii”, a spus Perryman.

Sistemul ideal care să extragă combustibil cu hidrogen din apa de mare

Un sistem de membrană ideal îndeplinește trei funcții principale: separă hidrogenul și oxigenul din apa de mare; ajută la deplasarea numai a ionilor utili de hidrogen și hidroxid, limitând în același timp alți ioni din apă de mare; și ajută la prevenirea reacțiilor nedorite. Obținerea tuturor acestor trei funcții simultan este dificilă, iar cercetarea echipei este orientată spre explorarea sistemelor care pot combina eficient toate aceste trei nevoi.

Mai exact, în experimentul lor, protonii, care erau ioni pozitivi de hidrogen, au trecut printr-unul dintre straturile membranei într-un loc unde puteau fi colectați și transformați în hidrogen gazos prin interacțiunea cu un electrod încărcat negativ (catod). A doua membrană din sistem le-a permis doar ionilor negativi, cum ar fi clorura, să treacă prin ea.

Ca protecție suplimentară, un strat de membrană conținea grupuri încărcate negativ care erau fixate pe membrană, ceea ce a făcut mai greu pentru alți ioni încărcați negativ, cum ar fi clorura, să se deplaseze în locuri unde nu ar trebui să fie, a spus Daniela Marin, absolventă la Stanford în inginerie chimică și coautoare a studiului.

Membrana încărcată negativ s-a dovedit a fi foarte eficientă în blocarea aproape tuturor ionilor de clorură din experimentele echipei, iar sistemul a funcționat fără a genera produse secundare toxice precum înălbitorul și clorul.

Ce alte progrese a adus acest studiu?

Pe lângă proiectarea unui sistem de membrană care transformă apa de mare în hidrogen, studiul a oferit și o mai bună înțelegere generală a modului în care ionii din apa de mare s-au deplasat prin membrane, au spus cercetătorii. Aceste cunoștințe i-ar putea ajuta pe oamenii de știință să proiecteze membrane mai puternice și pentru alte aplicații, cum ar fi producerea de oxigen gazos.

„Există, de asemenea, un anumit interes în utilizarea electrolizei pentru a produce oxigen. Înțelegerea fluxului ionic și conversia în sistemul nostru cu membrană bipolară este de asemenea esențială pentru acest efort. Pe lângă producerea de hidrogen în experimentul nostru, am arătat, de asemenea, cum să folosim membrana bipolară pentru a genera oxigen gazos”, a spus Marin.

În continuare, echipa plănuiește să-și îmbunătățească electrozii și membranele, construindu-le cu materiale care sunt mai abundente și mai ușor de extras. Această îmbunătățire a designului ar putea face sistemul de electroliză mai ușor de scalat la dimensiunea necesară pentru a genera hidrogen pentru activități consumatoare de energie, cum ar fi sectorul transporturilor, a spus echipa.

Vă recomandăm să citiți și:

Restaurarea coralilor, posibilă cu ajutorul instrumentelor inspirate din arta minimalistă

Internetul cuantic ar putea fi atins cu nanostructuri de diamant

Cercetătorii au creat oglinzi „cu membrană” pentru telescoape spațiale

Un experiment revoluționar dezvăluie că lumina poate traversa golurile în timp

Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș este blogger începând cu anul 2009, având experiență și în domeniile publicitate și jurnalism. Este pasionat de marketing și de tehnologie, dar cel mai mult îi place să știe lucruri, motiv pentru care a fost atras de Descopera.ro. citește mai mult
Urmărește DESCOPERĂ.ro pe
Google News și Google Showcase
Cele mai noi articole
Bogății vechi de 1.500 de ani și peste 100 de arme din Epoca Fierului, scoase la lumină în Danemarca
Bogății vechi de 1.500 de ani și peste 100 de arme din Epoca Fierului, scoase la lumină în Danemarca
Microbiomul creierului ar putea ajuta la prevenirea demenței?
Microbiomul creierului ar putea ajuta la prevenirea demenței?
Un studiu pe anemonele de mare a dezvăluit cum supraviețuiesc animalele
Un studiu pe anemonele de mare a dezvăluit cum supraviețuiesc animalele
Un hominid dispărut acum 200.000 de ani în China este probabil o specie nouă de om
Un hominid dispărut acum 200.000 de ani în China este probabil o specie nouă de om
Florin Enache și Andrei Cornea, premiul pentru Excelență în Sport la Gala Mari Sportivi ProSport 2024! Mesaj emoționant al celor doi campioni olimpici: „Dacă vom face asta, anul viitor vom fi mult mai mulți!”
Florin Enache și Andrei Cornea, premiul pentru Excelență în Sport la Gala Mari Sportivi ProSport 2024! Mesaj emoționant ...
Bob Fosse, singurul regizor care a câștigat un Oscar, un Tony și un premiu Emmy. Mentorul actriței Melanie Griffith
Bob Fosse, singurul regizor care a câștigat un Oscar, un Tony și un premiu Emmy. Mentorul actriței Melanie Griffith
Ian McKellen: „Mă prefac că sunt persoana pe care o reprezint în film sau în piesa de teatru”
Ian McKellen: „Mă prefac că sunt persoana pe care o reprezint în film sau în piesa de teatru”
Un tip de ciocolată ar putea reduce riscul de diabet de tip 2 cu 21%
Un tip de ciocolată ar putea reduce riscul de diabet de tip 2 cu 21%
Băutura delicioasă care protejează corpul de stres și alimentele grase
Băutura delicioasă care protejează corpul de stres și alimentele grase
Noi analize au dezvăluit că neanderthalienii au fost autorii celor mai emblematice picturi rupestre
Noi analize au dezvăluit că neanderthalienii au fost autorii celor mai emblematice picturi rupestre
Un nou cerc radio ciudat, descoperit cu telescopul MeerKAT
Un nou cerc radio ciudat, descoperit cu telescopul MeerKAT
Anders Breivik, norvegianul care a ucis 77 de oameni, a primit în celulă doi porcușori de Guineea
Anders Breivik, norvegianul care a ucis 77 de oameni, a primit în celulă doi porcușori de Guineea
Cum va fi vremea de sărbători? Prognoza anunțată de ANM
Cum va fi vremea de sărbători? Prognoza anunțată de ANM
Ar fi nevoie de o singură mutație ca gripa aviară să se transmită între oameni, arată un studiu
Ar fi nevoie de o singură mutație ca gripa aviară să se transmită între oameni, arată un studiu
Hortensia Papadat-Bengescu, tânăra educată la pension care a îngrijit mai apoi în gară soldaţii răniţi. Ulterior a devenit una dintre cele mai mari scriitoare
Hortensia Papadat-Bengescu, tânăra educată la pension care a îngrijit mai apoi în gară soldaţii răniţi. Ulterior ...
Țările bogate promit să ajute cu 100 de miliarde de dolari națiunile sărace
Țările bogate promit să ajute cu 100 de miliarde de dolari națiunile sărace
O treime dintre speciile de pe Pământ ar putea dispărea până în 2100
O treime dintre speciile de pe Pământ ar putea dispărea până în 2100
Premieră în medicină: un test de urină ar putea detecta cancerul pulmonar
Premieră în medicină: un test de urină ar putea detecta cancerul pulmonar