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May 26, 2023

Produrre idrogeno direttamente dall'acqua di mare utilizzando il doppio

24 maggio 2023 di David Krause È possibile produrre idrogeno dall'acqua di mare? Il metodo standard richiede la purificazione dell’acqua, il che è costoso e aggiunge complessità al dispositivo. David Krause al

24 maggio 2023 di David Krause

È possibile produrre idrogeno dall’acqua di mare? Il metodo standard richiede la purificazione dell’acqua, il che è costoso e aggiunge complessità al dispositivo.David Krause presso lo SLAC National Accelerator Laboratory, Università di Stanforddescrive la nuova ricerca che utilizzaelettrolisi e doppia membrana direttamente sull'acqua di mare per separare il cloruro e isolare l'idrogeno e gli idrossidi . Il sistemafunziona senza generare sottoprodotti tossici come candeggina e cloro . Per rendere il sistema più facile da espandere, i ricercatoriprevede di costruire elettrodi e membrane con materiali più abbondanti e facilmente estratti . Le lezioni apprese potrebbero anche consentire loro di progettare membrane più resistenti per isolare altri gas, come l’ossigeno.

La miscela di idrogeno, ossigeno, sodio e altri elementi dell'acqua di mare la rende vitale per la vita sulla Terra. Ma lo stessola chimica complessa ha reso difficile l’estrazione del gas idrogenoper usi energetici puliti.

Ora, i ricercatori dello SLAC National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell’Energia e dell’Università di Stanford, con collaboratori dell’Università dell’Oregon e della Manchester Metropolitan University, hanno trovato un modo perestrarre l’idrogeno dall’oceano incanalando l’acqua di mare attraverso un sistema a doppia membrana ed elettricità . Il loro design innovativo si è rivelato efficace nella generazione di gas idrogenosenza produrre grandi quantità di sottoprodotti nocivi . I risultati del loro studio,pubblicato in Joule, potrebbe contribuire a far avanzare gli sforzi per produrre carburanti a basse emissioni di carbonio.

“Molti sistemi acqua-idrogeno oggi cercano di utilizzare una membrana monostrato o a strato singolo. Il nostro studio ha riunito due livelli”, ha affermato Adam Nielander, uno scienziato associato del SUNCAT Center for Interface Science and Catalysis, un istituto congiunto SLAC-Stanford. “Queste architetture di membrana ci hanno permesso di controllare il modo in cui si muovevano gli ioni nell’acqua di marenel nostro esperimento."

Il gas idrogeno è un combustibile a basso contenuto di carbonio attualmente utilizzato in molti modi, ad esempio per far funzionare veicoli elettrici a celle a combustibile e come opzione di stoccaggio dell’energia a lungo termine – adatta a immagazzinare energia per settimane, mesi o più – per le reti elettriche. .

Molti tentativi di far iniziare il gas idrogeno con acqua dolce o desalinizzata , ma questi metodi possono essere costosi e ad alto consumo energetico. L’acqua trattata è più facile da lavorare perché contiene meno sostanze – elementi chimici o molecole – che galleggiano in giro. Tuttavia, purificare l’acqua è costoso, richiede energia e aggiunge complessità ai dispositivi, hanno affermato i ricercatori. Un’altra opzione, l’acqua dolce naturale, contiene anche una serie di impurità che sono problematiche per la tecnologia moderna, oltre ad essere una risorsa più limitata sul pianeta, hanno affermato.

Per lavorare con l'acqua di mare, il team ha implementato un sistema di membrana bipolare, o a due strati, e lo ha testato utilizzandoelettrolisi , un metodo che utilizza l'elettricità per guidare gli ioni, o elementi carichi, per eseguire la reazione desiderata. Hanno iniziato la loro progettazione dacontrollare l’elemento più dannoso per il sistema dell’acqua di mare: il cloruro– ha affermato Joseph Perryman, ricercatore post-dottorato presso SLAC e Stanford.

Una rappresentazione del sistema di membrana bipolare del team che converte l'acqua di mare in gas idrogeno / IMMAGINE: Nina Fujikawa/SLAC National Accelerator Laboratory

"Ci sono molte specie reattive nell'acqua di mare che possono interferire con la reazione acqua-idrogeno, e il cloruro di sodio che rende salata l'acqua di mare è uno dei principali colpevoli", ha detto Perryman. "In particolare,il cloruro che arriva all'anodo e si ossida ridurrà la durata di un sistema di elettrolisie può effettivamente diventare pericoloso a causa deltossiconatura dei prodotti di ossidazione che includono cloro molecolare e candeggina”.

La membrana bipolare nell'esperimento consente l'accesso alle condizioni necessarie per produrre idrogeno gassoso e impedisce al cloruro di raggiungere il centro di reazione.