研究人员用海水淡化反渗透膜将海水“分解”为可再生氢燃料

宾州州立大学的一个研究小组将净水技术整合到一种新的概念设计中,用于海水制氢。这种用于“海水分离”的新方法可以更轻松地将风能和太阳能转化为可存储的便携式可再生氢燃料。

尽管海水丰富,但通常不用于分解水制氢。除非在进入电解槽之前对水进行脱盐处理(这是一个昂贵的额外步骤),否则海水中的氯离子会变成有毒的氯气,从而使设备退化并渗入环境。

为了防止这种情况,研究人员插入了一个薄的半透膜,该膜最初是为在反渗透(RO)处理过程中净化水而开发的。RO膜代替了电解槽中常用的离子交换膜。反渗透的目的是要对水施加很高的压力,然后将水推过膜,并保留氯离子。

在电解槽中,海水将不再通过反渗透膜,而是被反渗透膜所包含。膜用于帮助分离发生在通过外部电源连接的两个浸没电极(带正电的阳极和带负电的阴极)附近的反应。打开电源后,水分子开始在阳极分裂,释放出称为质子的微小氢离子并产生氧气。然后,质子穿过膜在阴极与电子结合形成氢气。

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插入反渗透膜后,海水被保留在阴极侧,并且氯离子太大而无法穿过膜并到达阳极,从而避免了氯气的产生。

随着较大离子的运动受到RO膜的限制,研究人员需要查看是否有足够的微小质子穿过孔隙,以保持较高的电流。

通过最近在《能源与环境科学》上发表的一系列实验,研究人员测试了两种市售的RO膜和两种阳离子交换膜,这是一种离子交换膜,可以使系统中所有带正电的离子移动。

研究人员用海水淡化反渗透膜将海水“分解”为可再生氢燃料
这是反渗透(RO)膜相对于阳离子交换膜如何影响离子运动的直观表示。海水中的氯离子无法通过反渗透膜而氧化成氯气。

最近,研究人员从美国国家科学基金会(NSF)获得了30万美元的赠款,用于继续研究海水电解。研究团队希望他们的研究在减少全球二氧化碳排放量方面发挥关键作用。

研究人员说:“世界正在寻找可再生氢。” “例如,沙特阿拉伯计划建造一个耗资50亿美元的氢气设施,该设施将使用海水。现在,他们必须对海水进行淡化。也许他们可以改用这种方法。”

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