Gennemgang af den seneste udvikling inden for elektrolyse af saltvand

Solcelledrevet teknologi, såsom fotovoltaik (PV'er), kunne løse nogle af vores tids miljøudfordringer, muliggør bæredygtig produktion af elektrisk energi i mange geografiske områder, herunder tørre eller ørkenområder. Mange tørre områder er beliggende nær et hav eller hav, alligevel er de typisk påvirket af mangel på rent og frisk vand.

Mangel på højt renset vand, som er påkrævet for at drive de fleste eksisterende elektrolysatorer, gør lagring af intermitterende solenergi særligt problematisk. Elektrolysatorer er teknologiske værktøjer, der kan adskille vand, typisk renset vand, til brint og ilt, ved brug af en anode og en katode.

For at muliggøre brugen af ​​sol- og brintbaseret teknologi i regioner med mangel på tilgængeligt rent ferskvand, forskere har forsøgt at udvikle elektrolysere, der kan spalte saltvand eller urent vand direkte, uden forudgående rensning. Brint, der produceres ved hjælp af disse elektrolysatorer, kan derefter også sendes rundt om i verden, lette overgangen til en brintbaseret energiinfrastruktur.

I et blad udgivet i Naturenergi , forskere ved National University of Ireland Galway, University of Liverpool og Technical University Berlin har foretaget en gennemgang af de seneste fremskridt inden for materialer og katalysatorer, der kunne muliggøre elektrolyse med lavt eller saltvand. Deres undersøgelse skitserer også nogle af de vigtigste udfordringer forbundet med at designe disse elektrolysatorer, fremhæve tilgange, der kan hjælpe med at overvinde disse problemer.

"Vi ser nu de første potentielle muligheder med hensyn til værdien af ​​saltvandselektrolyse, med brint fra Australien, der sendes til Japan, "Peter Strasser, en af ​​de forskere, der har udført undersøgelsen, fortalte TechXplore. "Australsk brint kan genereres ved hjælp af solenergi fra ørkenområder, hvor ferskvand er sjældent og dyrebart. En anden sag for elektrolyse af saltvand opstår fra havvindmølleparker over hele Europa, hvor man kan generere brint på stedet, som kan ledes på land eller bruges i tankstationer offshore til vandkøretøjer af enhver art. "

I deres papir, Strasser og hans kolleger undersøgte alle videnskabelige undersøgelser, der lykkedes at elektrolysere saltvand, med fokus på dem, der anvender katalysatormaterialer. Deres gennemgang undersøgte specifikt fysiske principper bag funktionen af ​​elektrolysatorer, der blev foreslået i fortiden, som ofte adskilte sig og alligevel førte til det samme slutresultat, samt enhedsstabilitet og energieffektivitet.

Gennemgangen udført af Strasser og hans kolleger fremhæver også nogle af de udfordringer, der skal overvindes, før elektrolysen af ​​urent og saltvand bliver levedygtig. Dette omfatter design og brug af passende membraner, da de fleste eksisterende membranteknologier muligvis ikke er i stand til at blokere urenheder.

"Hvis vi tænker dette igennem på globalt plan, brug af ferskvand til at generere brint er ikke længere en mulig løsning, i det mindste i tørre områder, hvor det meste af den billige solenergi produceres, " sagde Strasser. "Vi viste, at forskningsretningen med at designe nye selektive katalysatorer (men også andre materialekomponenter som membraner) til højtydende havvandselektrolysatorer er meget vigtig, og det fortjener mere opmærksomhed."

Samlet set, Strasser og hans kolleger foreslår, at forskere, der forsøger at udvikle elektrolysatorer, der kan spalte saltvand eller urent vand, bør forsøge at identificere nye katalysatormaterialer, der er anvendelige til de mange forskellige havvandssammensætninger, der findes på Jorden. Deres papir giver værdifuld indsigt, der kan informere undersøgelse og udvikling af innovative elektrolyserteknologier.

Forskerne mener, at ferskvand er den mest værdifulde ressource på Jorden, og dets værdi vil sandsynligvis kun stige i fremtiden på grund af tørke, oversvømmelser og andre skadelige virkninger af klimaændringer. I de kommende år, vand kan være af afgørende betydning både for overlevelsen af ​​alt liv på Jorden og for bæredygtig produktion af elektrisk energi. Elektrolysatorer, der kan spalte saltvand eller urent vand til oxygen og brint uden at kræve forudgående rensningsprocesser, kunne således spille en nøglerolle i at lette skiftet mod et nyt, mere bæredygtig, energiinfrastruktur.

"Vi arbejder i øjeblikket på at udvikle havvandselektrolysatorer sammen med flere internationale virksomheder specialiseret inden for dette område, " sagde Strasser. "Den generelle idé er at hjælpe disse virksomheder med at blive førende inden for denne teknologi."

© 2020 Science X Network