Zeewater zou een eindeloze bron van waterstof kunnen worden

Sinds kort wordt waterstof beschouwd als een van dede meest veelbelovende energiebronnen, omdat het niet alleen auto's, maar ook hele industriële sectoren kan aandrijven. Tegelijkertijd komt er door het gebruik geen koolstofdioxide vrij in het milieu, wat de opwarming van de aarde heeft veroorzaakt. Maar als waterstof zoveel voordelen heeft, waarom stap je er dan niet meteen op over? Hiervoor zijn verschillende redenen. Een daarvan is dat massaproductie van dit gas het probleem van zoetwatertekorten, die in veel landen elk jaar in een catastrofaal tempo afnemen, zou kunnen verergeren. Wetenschappers stelden echter een andere oplossing voor - om zeewater te gebruiken voor productie, en legden zelfs uit hoe de bestaande technische problemen konden worden overwonnen.

Wetenschappers stellen voor om waterstof te produceren uit zeewater

Nadelen van waterstof als energiebron

Waterstof is geen ideale bronenergie, aangezien het een aantal van zijn tekortkomingen heeft. Zo bevat één kilogram waterstof evenveel energie als ongeveer 4 liter benzine. Maar bij normale atmosferische druk neemt een kilo waterstof honderden keren meer ruimte in beslag. Om waterstof vloeibaar te maken, moet het worden gekoeld tot -253 graden Celsius, of er moet voor hoge druk worden gezorgd.

Bovendien moet er rekening mee worden gehouden dat momenteelEr zijn geen leidingen en distributiesystemen, waardoor het onmogelijk is om snel over te schakelen op waterstof als belangrijkste energiebron. Wel waterstof
wordt momenteel beschouwd als een van de meest veelbelovende energiebronnen voor zware voertuigen die niet kunnen worden geleverd door elektrische batterijen.

</ p>

Deze voertuigen zijn inclvrachtwagens, schepen en zelfs vliegtuigen. Bovendien winnen voertuigen op waterstof al aan populariteit. Zo is in China begonnen met de productie van passagierstreinen op waterstof. En in het VK bouwden ze drie jaar geleden een waterstofvliegtuig.

Een andere waarschijnlijke markt voor waterstof is in industrieën zoals de staalindustrie waar verbranding bij hoge temperatuur vereist is.
Bovendien, na verloop van tijd, de huidigewaterstofmarkten, het is bijvoorbeeld nodig voor de productie van ammoniakmeststoffen. Op dit moment is het wereldverbruik van waterstof per jaar 90 miljoen ton per jaar.

Wat is de complexiteit van waterstofproductie

De geleidelijke overgang naar waterstof zal verminderende hoeveelheid kooldioxide die nodig is om de opwarming van de aarde tegen te gaan. Hiervoor moet waterstof wel op een milieuvriendelijke manier geproduceerd worden. Er zijn momenteel drie manieren om waterstof te produceren: groen, blauw en grijs.

Op dit moment is slechts één van de drie manieren om waterstof te produceren duurzaam, maar wel erg duur.

De groene manier omvat de elektrolyse van water -een gelijkstroomvoeding is aangesloten op twee elektroden die zich in het water bevinden. Als gevolg hiervan wordt waterstof gevormd aan de kathode en zuurstof aan de anode. Blauwe waterstof wordt geproduceerd door stoomreforming van methaan uit aardgas. Bij een dergelijke productie komt evenveel kooldioxide in de atmosfeer terecht als bij de verbranding van aardgas. Grijze waterstof wordt beschouwd als de meest vervuilende bron van waterstofbrandstof, aangezien alle andere fossiele brandstoffen worden gebruikt voor de productie ervan.

Hieruit volgt dat de enige optimaleDe oplossing om de opwarming van de aarde tegen te gaan is de productie van groene waterstof. Het kost echter US $ 5 per 1 kg, wat twee keer zo duur is als grijze waterstof. Daarom werken wetenschappers momenteel aan manieren om de kosten van groene waterstof te verlagen tot minimaal $ 1 per 1 kg. Maar hoge kosten zijn niet het enige probleem.

Electrolyzers zijn ontworpen om alleen mee te werkenschoon water. Toenemende productie van groene waterstof zou de wereldwijde zoetwatertekorten kunnen verergeren. Er is ongeveer 10 kg water nodig om 1 kg waterstof te produceren door middel van elektrolyse. Het laten rijden van vrachtwagens en belangrijke industrieën op groene waterstof zou volgens het International Renewable Energy Agency ongeveer 25 miljard kubieke meter zoet water per jaar kunnen vergen, het equivalent van het waterverbruik in een land met 62 miljoen mensen.

Het gebruik van waterstof kan veel problemen bij de productie van waterstof oplossen

Wetenschappers stellen voor om zout water te gebruiken om waterstof te produceren

Elektroden worden gebruikt voor de elektrolyse van waterstof.edele metalen. Bij gebruik van zeewater zet de elektrische ontlading die zuurstof genereert aan de anode chloride-ionen in zout water om in zeer corrosief chloorgas. Dit chloor tast binnen enkele uren elektroden en katalysatoren aan.

Dat melden wetenschappers van de RMIT University in MelbourneOm dit probleem op te lossen, wordt voorgesteld om de elektroden te bedekken met negatief geladen verbindingen zoals sulfaten en fosfaten. Ze zijn in staat negatief geladen chloorionen af ​​te weren en zo de vorming van chloorgas te voorkomen. Zoals de onderzoekers in het tijdschrift Small rapporteren, hielden hun elektroden het twee maanden vol, waarbij ze waterstof uit zeewater genereerden, zonder zichtbare tekenen van schade.

Een ander team van wetenschappers van de Universiteit van Adelaidewijzigingen aangebracht in het ontwerp van de electrolyzer. Hun installatie splitst het water aan de anode en niet aan de kathode. Daarbij bedekten de wetenschappers hun elektroden met chroomoxide, dat bellen van OH-ionen aantrok, die chloride-ionen afstootten. Volgens de studie werkte het apparaat 100 uur met zeewater. Dat meldt het team in het tijdschrift Nature Energy.

Wetenschappers stellen wijzigingen voor aan bestaande elektrolyse-installaties waarmee ze waterstof uit zout water kunnen halen

Chemische ingenieurs van Nanjing TechnologicalDe universiteit stelt voor om helemaal niet "het wiel opnieuw uit te vinden", maar om de derde manier te gebruiken om het probleem op te lossen, dat aan de oppervlakte ligt - door fijne zuiveringsmembranen voor de elektrolyzers te installeren en zo het water te filteren voordat het wordt toegevoerd aan de elektroden.

In hun experiment omringden de wetenschappers de elektrodenmembranen die alleen verse waterdamp uit het omringende zeewaterbad doorlaten. Terwijl de elektrolyseur zoet water omzet in waterstof en zuurstof, ontstaat er druk die meer watermoleculen door het membraan duwt, waardoor de toevoer van vers water wordt aangevuld. Dat wil zeggen, er wordt een vicieuze cirkel gevormd, waardoor er geen extra energie kan worden besteed aan het creëren van hoge druk. Dat melden de onderzoekers in het vakblad Nature. De membraanontziltingsinstallatie heeft volgens wetenschappers 3.200 uur gewerkt zonder enige tekenen van schade.

Alle voorgestelde methoden vereisenaanvullende onderzoeken, aangezien deze kosteneffectief en schaalbaar moeten zijn. Het is echter al duidelijk dat een van de belangrijkste problemen van waterstofproductie in grote hoeveelheden kan worden opgelost.

Op ons YANDEX.ZEN-KANAAL vindt u nog meer spannende materialen op het gebied van wetenschap en geavanceerde technologieën. Klik nu en abonneer u om niet te verliezen.

Ten slotte herinneren we eraan dat het heel goed mogelijk is datin de nabije toekomst zal het helemaal niet nodig zijn om dit gas te produceren. Volgens sommige wetenschappers zijn er grote reserves aan waterstof in de ingewanden van de aarde. Bovendien zijn er al putten waaruit het wordt gewonnen. Dit is een goedkope en milieuvriendelijke manier om aan brandstof te komen.