Морская вода может стать бесконечным источником водорода

Публикация: 18.03.2023
Источник Комментарии

Ученые предлагают производить водород из морской воды

В последнее время водород считается одним из наиболее перспективных источников энергии, так как способен питать не только автомобили, но и целые промышленные отрасли. В то же время при его использовании в окружающую среду не выделяется углекислый газ, который стал причиной глобального потепления климата. Но если водород имеет столько преимуществ, почему бы не перейти на его использование прямо сейчас? На это есть несколько причин. Одна из них заключается в том, что массовое производство этого газа может усугубить проблему нехватки пресной воды, количество которой во многих странах ежегодно сокращается с катастрофической скоростью. Однако ученые предложили другое решение — использовать для производства морскую воду, и даже объяснили как преодолеть имеющиеся технические сложности.

Недостатки водорода в качества источника энергии

Водород нельзя назвать идеальным источником энергии, так как он имеет ряд своих недостатков. К примеру, один килограмм водорода содержит столько же энергии, сколько примерно в 4 литрах бензина. Но при нормальном атмосферном давлении килограмм водорода занимает в сотни раз больше пространства. Для сжижения водорода его необходимо охладить до -253 градусов по Цельсию, либо обеспечивать высокое давление.

Кроме того, следует учитывать, что в настоящее время отсутствуют трубопроводы и распределительные системы, что делает невозможным быстрый переход на водород, как основной источник энергии. Тем не менее водород
в настоящее время считается одним из самых перспективных источников энергии для большегрузных транспортных средств, которые невозможно обеспечить электрическими батареями.

К таким транспортным средствам относятся грузовики, корабли и даже самолеты. Более того, транспорт, работающий на водороде, набирает популярность уже сейчас. К примеру, в Китае начали производство водородных пассажирских поездов. А в Великобритании построили водородный самолет еще три года назад.

Другим вероятным рынком сбыта водорода являются такие отрасли, как сталелитейная промышленность, где требуется высокотемпературное сгорание.
Кроме того, со временем будут расти и нынешние рынки водорода, к примеру, он необходим для производства аммиачных удобрений. В настоящее время мировое потребление водорода в год составляет 90 миллионов тонн в год.

В чем сложность производства водорода

Постепенный переход на водород позволит уменьшить количество выбросов углекислого газа, что необходимо для борьбы с глобальным потеплением климата. Однако для этого водород должен производиться экологически чистым способом. В настоящее время существует три основных способа производства водорода: зеленый, синий и серый.


В настоящее время только один из трех способов производства водорода является экологичным, но он очень дорогой

Зеленый способ подразумевает электролиз воды — источник питания постоянного тока подключается к двум электродам, которые находятся в воде. В результате на катоде образуется водород, а на аноде — кислород. Синий водород получают путем паровой конверсии метана из природного газа. При таком производстве в атмосферу выбрасывается столько же углекислого газа, сколько и при сжигании природного газа. Серый же водород считается самым грязным источником водородного топлива, так как для его производства используются все остальные ископаемые виды топлива.

Отсюда следует, что единственным оптимальным решением для борьбы с глобальным потеплением климата является производство зеленого водорода. Однако он стоит 5 долларов США за 1 кг, что в два раза дороже, чем серый водород. Поэтому в настоящее время ученые работают над способами удешевления зеленого водорода хотя бы до 1 доллара за 1 кг. Но высокая стоимость является не единственной проблемой.

Электролизеры предназначены для работы только с чистой водой. Увеличение объемов производства зеленого водорода может усугубить глобальную нехватку пресной воды. Для получения 1 кг водорода с помощью электролиза требуется около 10 кг воды. По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии, для работы грузовиков и ключевых отраслей промышленности на зеленом водороде может потребоваться примерно 25 миллиардов кубометров пресной воды в год, что эквивалентно потреблению воды в стране с населением 62 миллиона человек.


Использование водорода может решить многие проблемы производства водорода

Ученые предлагают использовать соленую воду для производства водорода

Для электролиза водорода применяют электроды из драгоценных металлов. При использовании морской воды, электрический разряд, который генерирует кислород на аноде, превращает ионы хлорида в соленой воде в высококоррозионный газообразный хлор. Этот хлор разъедает электроды и катализаторы в течение нескольких часов.

Ученые из Университета RMIT в Мельбурне, чтобы решить эту проблему, предлагают покрывать электроды отрицательно заряженными соединениями, такими как сульфаты и фосфаты. Они способны отталкивать отрицательно заряженные ионы хлора, и тем самым предотвращать образование газообразного хлора. Как сообщают исследователи в журнале Small, их электроды проработали в течение двух месяцев, генерируя водород из морской воды, при этом не имеют никаких видимых следов повреждения.

Другая команда ученых из Университета Аделаиды внесла изменения в конструкцию электролизера. Их установка расщепляет воду на аноде, а не на катоде. При этом ученые покрыли свои электроды оксидом хрома, который притягивал пузырьки ионов ОН-, которые отталкивали ионы хлора. Как сообщается в исследовании, аппарат проработал с морской водой в течение 100 часов. Об этом команда сообщает в журнале Nature Energy.


Ученые предлагают внести изменения в существующие электролизные установки, что позволит им добывать водород из соленой воды

Инженеры-химики из Нанкинского технологического университета предлагают вообще не “изобретать велосипед”, а использовать третий способ решения проблемы, который лежит на поверхности — устанавливать перед электролизерами мембраны тонкой очистки, и таким образом отфильтровывать воду, прежде чем подавать ее на электроды.

В своем эксперименте ученые окружили электроды мембранами, которые пропускают только пары пресной воды из окружающей ванны с морской водой. По мере того, как электролизер преобразует пресную воду в водород и кислород, он создает давление, которое проталкивает больше молекул воды через мембрану, пополняя запас пресной воды. То есть образуется замкнутый круг, что позволяет не тратить дополнительную энергию на создание высокого давления. Об этом исследователи сообщают в журнале Nature. Установка с мембранным опреснителем, по словам ученых, проработала 3200 часов без признаков повреждений.

Все предложенные способы нуждаются в дополнительных исследованиях, так как они должны быть экономически оправданными и пригодными к масштабированию. Однако уже сейчас понятно, что она из главных проблем производства водорода в большом количестве может быть решена.

Еще больше захватывающих материалов из области науки и высоких технологий вы найдете на нашем ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛЕ. Кликайте прямо сейчас и подписывайтесь, чтобы не потерять.

Напоследок напомним, что, вполне возможно, в скором будущем вообще не придется производить этот газ. По мнению некоторых ученых, большие запасы водорода имеются в недрах Земли. Более того, уже даже существуют скважины, из которых его добывают. Это дешевый и экологичный способ получения топлива.


Альтернативная энергия Энергия

Понравилась статья? Поделись с друзьями!

LongReef Team Автор статьи: LongReef Team
27
Нет Комментариев.
Но, вы можете быть первыми кто его оставит

Авторизуйся что бы оставить свой коммент...

Интресное

Ученые выяснили как бактерии Mycobacterium smegmatis добывают электроэнергию из воздуха. Фермент,...
Существует несколько версий образования водорода в недрах нашей планеты. Согласно большинству из...
Предположение о том, что в недрах Земли содержится водород, долгое время отвергалось учеными,...
Американским ученым удалось совершить прорыв в области термоядерного синтеза, технологии добычи...
Могут ли ветровые установки в море стать надежным источником недорогой энергии? Теоретически в этом...
Ученые предложили использовать для переработки нефти экологичный способ. Он позволит не только...
Нынешний энергетический кризис в Европе ударил не только по рядовым гражданам и промышленности, но...
В Финляндии разработан огромный аккумулятор, который способен сохранять тепло и отапливать квартиры...
Газопровод "Северный поток" оказался на грани полной остановки. Причиной тому газовые...

Популярные Статьи

Самым крупным населением в мире считается Токио, в котором живет 13 миллионов человек. Однако, в...
Starship, самая большая и мощная ракета в истории космонавтики, готовится к первому испытательному...
В соцсетях набирает популярность хэштег #starseed. Его используют люди, которые считают себя...
В 2023 году солнечные бури настолько мощные, что северное сияние можно было увидеть даже в Москве и...
Аналитики предполагают, что рост численности населения прекратится в ближайшие несколько...
Источник воды, обнаруженный учеными на Луне, может содержать в десять раз больше воды, чем озеро...
Нейросети пользуются огромной популярностью, однако их влияние на окружающую среду может привести к...
Кишечная палочка — это бактерия, которая в большом количестве обитает в организме людей и животных.
Ученые создали мышь, у которой вырос на голове рог. Для этого они просто пересадили особые...
В 2022 году в вечной мерзлоте Якутии ученые обнаружили удивительно хорошо сохранившегося бизона,...
Космонавт Юрий Гагарин погиб в марте 1968 года, в результате крушения самолета МиГ-15. Никто точно...
Ученые обнаружили новую опасность сырого и плохо приготовленного мяса. Как выяснилось, оно содержит...
Вода в пластиковых бутылках имеет небольшой срок годности. Исследования показывают, что после его...
Ученые нашли недорогой и простой способ отличать облученный радиацией картофель от необлученного....
Ученые разработали препарат, который предварительно показал эффективность от разных видов рака. Во...
Согласно официальной версии, сумчатый волк вымер еще в 1936 году. Однако ученые в недавнем...
Ученые обнаружили следы падения на Землю метеорита 3,48 миллиарда лет назад. Об этом...
Прямо сейчас в вашем доме находятся химикаты, которые могут нанести вред здоровью. ☣ Однако, если...
Южно-Атлантическая аномалия, которую еще называют "вмятиной" в магнитом поле Земли,...
Жемчуг — это драгоценное украшение, которое образуется внутри моллюсков и может стоить до 200...
Ученые обнаружили новое негативное воздействие микропластика на организм. Он не дает нормально...
В недрах Земли, возможно, содержится подземный океан, который в содержит в три раза больше воды,...
Ученые нашли объяснение загадочным ускорениям астероида Оумуамуа, которые невозможно объяснить...
Ученые бьют тревогу — в больницах США увеличивается количество заражений опасным грибком,...
Nandme NX7000 - это ультразвуковая зубная щётка, которая чистит зубы правильно, отслеживая зоны и...
Ученые обнаружили гены шизофрении, существование которых ранее отвергалось. Один из этих генов...
Снаряды с обедненным ураном применяют для поражения танков и тяжелой бронированной техники. Они не...
В известняковом валуне возрастом 250 миллонов лет ученые обнаружили останки существа, которого...
Сон – важная часть жизни, пренебрегать которой нельзя. Но что делать, если заснуть не получается, а...
В последние годы количество цветущих водорослей в Атлантике стало резко увеличиваться. В нынешнем...
В 1817 году у жителя США сильно болел зуб, и облегчение пришло только после того, как он взорвался...
Исследование окаменелостей динозавра, обнаруженных в Китае, показало, что животное имело шею длиной...
Ледяная оболочка Европы, спутника Юитера, вращается отдельно от остальной его части. В недавнем...
Вещество, которое часто используют для химической чистки тканей, может вызывать болезнь Паркинсона....
Биологическое старение организма отличается от количества прожитых лет, однако определить его...
Исследование окаменелой гортани динозавра показало, что эти животные издавали совсем не такие...
Ученые обнаружили, что жара для людей с психическими заболеваниями гораздо опаснее, чем для больных...
Космологи работают над созданием первой в истории карты распределения всей существующей во...
Ученые обнаружили белок, который, возможно, первым на Земле произвел метаболическую реакцию, чем...
Ученые обнаружили на Венере признаки вулканической активности. В течение восьми месяцев жерло...
В честь 15-летия со дня строительства Всемирного хранилища семян в Шпицбергене, компания Virtual...
Ученые обнаружили окаменелости предка утконоса, возраст которого составляет 70 миллиона лет. Но...
Как вы думаете, какая вещь в вашей кухне собирает очень много грязи?
Ученые обнаружили, что макаки и другие некоторые обезьяны разбивают орехи при помощи камней. При...
Прямо сейчас на берега Флориды и Мексики надвигается огромная куча гнилых водорослей.
Попав в экстремальную ситуацию, человеку в первую очередь нужно искать источник воды и пищи. Иногда...
Ученые обнаружили, что сердечный ритм влияет на субъективное восприятие времени. По мнению ученых,...
У пяти жителей России диагностировали тропическую лихорадку Денге.
Японские ученые смогли вырастить мышат, рожденных из клеток двух самцов. Для этого они...
В Индонезии начал извергаться вулкан Мерапи, который также известен как «вулкан Судного дня».
Ученые смогли определить у людей депрессию и даже степень ее тяжести по содержанию определенного...
Древние люди научились производить и закалять сталь гораздо раньше, чем считалось ранее. Недавнее...
В будущем ученые хотят создать для Луны отдельный часовой пояс.
В 1966 над испанским городом Паломарес столкнулись два американских истребителя, уронив на...
Управляемая планирующая авиационная бомба (УПАБ) — это высокоточное авиационное оружие, которое...
Некоторые генетические мутации могут наделить человека удивительными способностями.
По оценкам специалистов от весенней депрессии страдает 25% населения нашей планеты. Люди испытывают...
«Лицевая слепота» может сильно усложнить жизнь человека.