Forskere skaber brintbrændstof fra havvand

Stanford -forskere har udtænkt en måde at generere brintbrændstof ved hjælp af solenergi, elektroder og saltvand fra San Francisco Bay.

Fundene, udgivet 18. marts i Procedurer fra National Academy of Sciences , demonstrere en ny måde at adskille brint og iltgas fra havvand via elektricitet. Eksisterende vandspaltningsmetoder er afhængige af stærkt renset vand, som er en værdifuld ressource og dyr at producere.

Teoretisk set at drive byer og biler, "du har brug for så meget brint, at det ikke er tænkeligt at bruge renset vand, "sagde Hongjie Dai, J.G. Jackson og C.J. Wood professor i kemi ved Stanford og co-senior forfatter på papiret. "Vi har knap nok vand til vores nuværende behov i Californien."

Brint er en tiltalende mulighed for brændstof, fordi det ikke udsender kuldioxid, Sagde Dai. Brændende brint producerer kun vand og skal lette forværrede klimaændringsproblemer.

Dai sagde, at hans laboratorium viste proof-of-concept med en demo, men forskerne vil overlade det til producenterne at skalere og masseproducere designet.

Håndtering af korrosion

Som et begreb, opdeling af vand i hydrogen og ilt med elektricitet - kaldet elektrolyse - er en enkel og gammel idé:en strømkilde forbinder to elektroder, der er placeret i vand. Når strømmen tændes, hydrogengas bobler ud af den negative ende - kaldet katoden - og ilt, der kan ånde, dukker op i den positive ende - anoden.

Men negativt ladet klorid i havvandssalt kan tære den positive ende, begrænser systemets levetid. Dai og hans team ønskede at finde en måde at stoppe disse havvandskomponenter i at nedbryde de nedsænkede anoder.

Forskerne opdagede, at hvis de belagte anoden med lag, der var rige på negative ladninger, lagene frastødte chlorid og bremsede forfaldet af det underliggende metal.

De lagde nikkel-jernhydroxid oven på nikkelsulfid, som dækker en nikkelskumkerne. Nikkelskummet fungerer som en leder-transporterer elektricitet fra strømkilden-og nikkel-jernhydroxid udløser elektrolysen, adskiller vand til ilt og brint. Under elektrolyse, nikkelsulfidet udvikler sig til et negativt ladet lag, der beskytter anoden. Ligesom de negative ender af to magneter skubber mod hinanden, det negativt ladede lag afviser chlorid og forhindrer det i at nå kernemetallet.

Uden den negativt ladede belægning, anoden fungerer kun i omkring 12 timer i havvand, ifølge Michael Kenney, en kandidatstuderende i Dai-laboratoriet og medlederforfatter på papiret. "Hele elektroden falder fra hinanden til en smuldre, "Kenney sagde." Men med dette lag, det kan gå mere end tusind timer. "

Tidligere undersøgelser, der forsøgte at splitte havvand til brintbrændstof, havde kørt små mængder elektrisk strøm, fordi korrosion forekommer ved højere strømme. Men Dai, Kenney og deres kolleger var i stand til at lede op til 10 gange mere elektricitet gennem deres flerlags-enhed, som hjælper det med at generere brint fra havvand i en hurtigere hastighed.

"Jeg tror, ​​vi satte rekord for strømmen for at splitte havvand, "Sagde Dai.

Teammedlemmerne udførte de fleste af deres test under kontrollerede laboratorieforhold, hvor de kunne regulere mængden af ​​elektricitet, der kom ind i systemet. Men de designede også en soldrevet demonstrationsmaskine, der producerede brint og iltgas fra havvand opsamlet fra San Francisco Bay.

Og uden risiko for korrosion fra salte, enheden matchede de nuværende teknologier, der bruger renset vand. "Det imponerende ved denne undersøgelse var, at vi var i stand til at operere ved elektriske strømme, der er de samme som det, der bruges i industrien i dag, "Sagde Kenney.

Overraskende enkelt

Ser tilbage, Dai og Kenney kan se enkelheden i deres design. "Hvis vi havde en krystalkugle for tre år siden, det ville have været gjort om en måned, "Sagde Dai. Men nu hvor den grundlæggende opskrift er fundet ud af elektrolyse med havvand, den nye metode vil åbne døre for at øge tilgængeligheden af ​​brintbrændstof drevet af solenergi eller vindenergi.

I fremtiden, teknologien kunne bruges til formål ud over at generere energi. Da processen også producerer åndbart ilt, dykkere eller ubåde kunne bringe enheder i havet og generere ilt nedenunder uden at skulle overflade efter luft.

Med hensyn til overførsel af teknologien, "man kunne bare bruge disse elementer i eksisterende elektrolysersystemer, og det kunne være ret hurtigt, "Sagde Dai." Det er ikke som at starte fra nul - det er mere som at starte fra 80 eller 90 procent. "