blog

May 26, 2023

Fazendo Hidrogênio direto da água do mar usando duplo

24 de maio de 2023 por David Krause O hidrogênio pode ser produzido a partir da água do mar? O método padrão exige que a água seja purificada, o que é caro e acrescenta complexidade ao dispositivo. David Krause no

24 de maio de 2023 por David Krause

O hidrogênio pode ser produzido a partir da água do mar? O método padrão exige que a água seja purificada, o que é caro e acrescenta complexidade ao dispositivo.David Krause no Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC, Universidade de Stanforddescreve uma nova pesquisa que usaeletrólise e uma membrana dupla diretamente na água do mar para separar o cloreto e isolar o hidrogênio e os hidróxidos . O sistemaopera sem gerar subprodutos tóxicos como água sanitária e cloro . Para tornar o sistema mais fácil de ampliar, os pesquisadoresplaneja construir os eletrodos e membranas com materiais mais abundantes e de fácil mineração . As lições aprendidas também poderiam permitir-lhes projetar membranas mais fortes para isolar outros gases, como o oxigênio.

A mistura de hidrogênio, oxigênio, sódio e outros elementos da água do mar a torna vital para a vida na Terra. Mas isso mesmoa química complexa tornou difícil a extração do gás hidrogêniopara usos de energia limpa.

Agora, pesquisadores do Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC do Departamento de Energia e da Universidade de Stanford, com colaboradores da Universidade de Oregon e da Universidade Metropolitana de Manchester, encontraram uma maneira deextrair o hidrogênio do oceano canalizando a água do mar através de um sistema de membrana dupla e eletricidade . Seu design inovador provou ser bem-sucedido na geração de gás hidrogêniosem produzir grandes quantidades de subprodutos prejudiciais . Os resultados de seu estudo,publicado em Joule, poderia ajudar a avançar nos esforços para produzir combustíveis com baixo teor de carbono.

“Muitos sistemas de água para hidrogênio hoje tentam usar uma membrana de monocamada ou de camada única. Nosso estudo reuniu duas camadas”, disse Adam Nielander, cientista associado do Centro SUNCAT para Ciência de Interface e Catálise, um instituto conjunto SLAC-Stanford. “Essas arquiteturas de membrana nos permitiram controlar a forma como os íons na água do mar se moviamem nosso experimento.”

O gás hidrogénio é um combustível com baixo teor de carbono atualmente utilizado de muitas maneiras, como para fazer funcionar veículos elétricos com células de combustível e como uma opção de armazenamento de energia de longa duração – adequada para armazenar energia durante semanas, meses ou mais – para redes elétricas. .

Muitas tentativas de produzir gás hidrogênio começam com água doce ou dessalinizada , mas esses métodos podem ser caros e consumir muita energia. A água tratada é mais fácil de trabalhar porque contém menos substâncias – elementos químicos ou moléculas – flutuando. No entanto, purificar a água é caro, requer energia e acrescenta complexidade aos dispositivos, disseram os investigadores. Outra opção, a água doce natural, também contém uma série de impurezas que são problemáticas para a tecnologia moderna, além de ser um recurso mais limitado no planeta, afirmaram.

Para trabalhar com água do mar, a equipe implementou um sistema de membrana bipolar, ou de duas camadas, e o testou usandoeletrólise , um método que usa eletricidade para acionar íons, ou elementos carregados, para executar uma reação desejada. Eles começaram seu design porcontrolando o elemento mais prejudicial ao sistema de água do mar – cloreto– disse Joseph Perryman, pesquisador de pós-doutorado do SLAC e Stanford.

Uma representação do sistema de membrana bipolar da equipe que converte água do mar em gás hidrogênio / IMAGEM: Nina Fujikawa/SLAC National Accelerator Laboratory

“Existem muitas espécies reativas na água do mar que podem interferir na reação água-hidrogênio, e o cloreto de sódio, que torna a água do mar salgada, é um dos principais culpados”, disse Perryman. "Em particular,o cloreto que chega ao ânodo e oxida reduzirá a vida útil de um sistema de eletrólisee pode realmente tornar-se inseguro devido aotóxiconatureza dos produtos de oxidação que incluem cloro molecular e alvejante.”

A membrana bipolar do experimento permite o acesso às condições necessárias para produzir gás hidrogênio e evita que o cloreto chegue ao centro de reação.