Deniz Suyundan Hidrojen Üretimi

Dünyadaki suyun %95'inden fazlasını oluşturan deniz suyu, KAUST liderliğindeki bir ekip tarafından geliştirilen su ayırıcı katalizörlerin kullanımıyla sürdürülebilir temiz hidrojen yakıtı üretiminde önemli bir kaynak haline gelebilir.

Suyun bölünmesi, özellikle güneş ve rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarıyla birleştiğinde, karbon nötrlüğüne yönelik çekici bir yol sunabilir. Suyun parçalanması, uygulanan voltaj altında anotta oksijen üretirken katotta hidrojen üretmek için bir elektrokimyasal hücredeki suyun parçalanmasını içerir. Ancak tatlı suda iyi performans gösteren hidrojen ve oksijen oluşum katalizörleri, istenmeyen reaksiyonları teşvik edebilen ve katalizörleri zehirleyebilen bol miktardaki iyonlar nedeniyle deniz suyunda daha az etkili hale gelir.

Deniz suyunda bulunan son derece aşındırıcı klorür iyonları, oksijen oluşumuyla rekabet eden ve hipoklorit gibi zararlı bileşikler üreten karmaşık reaksiyonlara girer. Hidrojen üretimi her iki elektrottaki kararlı ve etkili reaksiyonlara bağlı olduğundan, bu iyonlar deniz suyunun ayrıştırılmasında büyük bir zorluk teşkil ediyor.

Kimyacılar, endüstriyel ihtiyaçları karşılamak için oksijen oluşum reaksiyonundan daha düşük bir çalışma voltajı gerektirmesi nedeniyle hipoklorit oluşumunun meydana gelebileceğini açıklıyor.

Bu sorunu çözmenin bir yolu, daha düşük voltaj gereksinimleri olan seçici anot katalizörleri tasarlamaktır. Nikel-iridyum tek katmanlı anot katalizörü, metal bileşenleri arasındaki sinerjistik etkiler sayesinde deniz suyunda gelişmiş performans ve stabilite gösterdi.

Ekip, deniz suyunun ayrıştırılması için yüksek verimli ve kararlı hidrojen evrimi elektrokatalizörleri sağlayan bir yaklaşım geliştirdi. Araştırmacılar, katalizörün molibden sülfür koruyucu bir kabukla kaplandığı küçük kübik reaktörler yarattılar. Katalizör çekirdeği, karbon destekli molibden bazlı redoks aktif bileşiğinden oluşuyordu ve zeolit ​​benzeri düzenli bir nano gözenekli yapıya sahipti.
Metal organik çerçeve temelli bir yaklaşım kullanan araştırmacılar, zeolit ​​benzeri çinko-molibden küpleri oluşturmak için metal kompleksi öncülerini yüzey aktif madde varlığında bağlayıcı imidazol ile birleştirdi. Elde edilen yapıları, ince bir çinko sülfür kabuğu içinde hapsedilmiş bir kübik molibden oksit fazı oluşturmak için geri akış altında etanol içinde tioasetamid ile karıştırdılar.

Daha sonra, nanoreaktörleri elde etmek için çinko sülfit dış katmanını seçici olarak aşındırmadan önce, kübik fazı yüksek sıcaklıkta istenen molibden sülfit kapsüllü redoks aktif bileşiğe kimyasal olarak dönüştürdüler.

Nanoreaktörler hem tatlı su hem de deniz suyunda yüksek elektrokatalitik aktivite ve stabilite sergiledi. "Olağanüstü aktivite ve istikrar, benzersiz yapılarına atfediliyor."

Çekirdek, hidrojen üretimini artıran çok sayıda aktif bölge sergiliyordu ve kabuk, katmanları içinde çeşitli kusurlar sergiliyordu, özellikle de su moleküllerinin dahili aktif bölgelere nüfuz etmesine ve erişmesine izin veren nanometre altı boyutlu delikler.

Zincir posta görevi gören kabuk aynı zamanda tuzların aktif bölgelerde birikmesini de engelledi ve engelledi.
Nanoreaktörün hiyerarşik mimarisi, elektrolizi yan reaksiyonlardan izole eder. "Akıllı bir eve benzer şekilde, ana reaksiyon odalarda meydana gelirken, yan reaksiyonlar arka bahçede meydana gelir."

İster inanın ister inanmayın, deniz suyu yakıt için mükemmel bir temel oluşturur. Bunun nedeni, deniz suyunun hidrojen, oksijen, sodyum ve diğerleri gibi, hepsi Dünya'daki yaşamın gelişmesi için gerekli olan elementlerden oluşan bir kokteyl içermesidir. Buradaki yakıt kısmı deniz suyunda bulunan hidrojenden geliyor. Ne yazık ki, hidrojen gazını elementlerin geri kalanından çıkarmak en azından şimdiye kadar oldukça zordu.

Cihaz, deniz suyunu çift membranlı bir filtreleme sisteminden geçiren bir huni sistemine enjekte ederek deniz suyu yakıtına eşdeğer bir şey üretiyor. Bu sistem aynı zamanda hidrojeni deniz suyundan başarılı bir şekilde çekmek için elektrik kullanıyor ve onu okyanuslarımızda bulunan diğer elementlerden etkili bir şekilde ayırıyor. Bu yeni çalışmanın sonuçları, düşük karbonlu yakıt üretimine yönelik yeni çabaların ilerletilmesine yardımcı olabileceğini gösteriyor.

Buradaki en büyük kazanç, sistemin bir sürü zararlı yan ürün yaratmamasıydı ki bu, diğer sistemlerde de görülen bir şey. Mevcut sudan hidrojene sistemlerin çoğu tek katmanlı bir membran kullanıyor. Ancak bu sefer araştırmacılar iki katmanı bir araya getirdiler ve bu, deniz suyundaki iyonların deney içinde hareket etme şeklini kontrol etmenin daha iyi bir yolunu gösterdi, bu da deneyi daha etkili hale getirdi.

Deniz suyunu kullanarak hidrojen yakıtı üretebilmek faydalı olacaktır çünkü bu, şu anda yakıt hücreli elektrikli araçları çalıştırmak için kullanılan ve hatta enerji şebekeleri için uzun süreli depolama seçeneği olarak çalışan düşük karbonlu bir yakıttır. Hidrojen gazı üretmeye yönelik daha önceki girişimler, taze veya tuzdan arındırılmış su gerektiriyordu ve başarılı su tuzdan arındırma sistemleri görmüş olsak da, bu çok daha pahalı ve enerji yoğundur.
Bunun nedeni, suyu kullanmadan önce arıtmanın pahalı sistemlerin yanı sıra enerji ve hatta cihazın karmaşıklığını gerektirmesidir; oysa hidrojen yakıtı oluşturmak için deniz suyunu kullanabilen bir cihaz bu ekstra parçalara ihtiyaç duymaz.

Deniz suyundan hidrojen üretmek bir rüyanın gerçekleşmesine benziyor!
Bol, bedava ve kolaydır.
Deniz suyu neredeyse sınırsız bir hammadde kaynağı olarak geliyor ve burada bunu faturalandıracak kimse yok. Herkes bir kova dolusu ücretsiz olarak alabilir.
Sektörün kilit oyuncuları bu fikre aşık olacak.
Hidrojen çıkarma işlemi kolaydır. Deniz suyu büyük miktarda çözünmüş hidrojen gazı içerir. Onu çıkarmak için basit bir elektroliz gerekiyor; hatta bunu gençler olarak fizik dersinde yaptık!

İşte nasıl çalışıyor
Doğaldır, saklanabilir ve güvenlidir
Deniz suyu, fosil enerjiye olan bağımlılığımızı azaltmaya yardımcı olabilecek yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak kabul edilmektedir. Ve ekstraksiyon işlemi karbon emisyonuna neden olmuyor.

Hidrojen depolanabilir
Depolanan hidrojen, tam olarak ihtiyaç duyulduğunda elektrik üretmek veya araçlara güç sağlamak için kullanılabilir.
Diğer yenilenebilir enerji kaynaklarının yağmurlu veya rüzgarsız günleri gibi kesintilerini telafi ediyor. Büyük deniz suyu kaynaklarına erişimi olan ancak geleneksel enerji kaynaklarının az olduğu bölgeler için mükemmeldir.
Küresel ısınmanın azaltılmasına, enerji güvenliğinin sağlanmasına ve çevrenin korunmasına yardımcı olabilir.

Gerçekten çok kolay
Süreç enerji yoğundur: Deniz suyundan hidrojen çıkarmak yüksek miktarda enerji gerektirir ve genel verimlilik oldukça düşüktür.
Üretim pahalı: Altyapının inşası çok yüksek bir başlangıç ​​yatırımı gerektiriyor. Deniz suyunun tuz içeriği korozyona ve diğer teknik sorunlara neden olabileceğinden bakım da çok önemlidir.
Konumlar nadirdir: Bu alanların su derinliği ve kalitesinin yanı sıra enerji kaynaklarına yakınlığı da dikkate alması gerekir. Deniz suyundan hidrojen üretimine her bölge uygun değil!
Ve son olarak düşündüğünüz kadar güvenli değil!

İşlem klor gazını serbest bırakır.
Bu gaz diğer doğal elementlerle birleşerek suyu kirleten, balıkları kirleten ve balıkları yiyen insanlara ve daha büyük hayvanlara bulaşan dioksinler oluşturur.

İle birleştiği bazı örnekler ister misiniz?
Water =>hidroklorik asit, tüm yaşam formları üzerinde akut toksik etki.
Hydrogen =>hidrojen klorür gazı, son derece patlayıcı bileşik
Asetilen, bakteriler ve belirli alg türleri gibi bazı deniz organizmaları tarafından üretilebilen bir gazdır. Oldukça patlayıcı bir bileşik olan dikloroetanla birleşir.

Eter, belirli alg türlerinde eser miktarda bulunur. Oldukça toksik, kanserojen bir bileşik olan kloroasetaldehit ile birleşir.
Amonyak, genellikle deniz organizmaları tarafından üretilir. Oldukça toksik, solunum yolu tahriş edici bir madde olan kloraminlerle birleşir.
Temiz enerji sektöründe devrim yaratma potansiyeline sahip umut verici bir yenilik
Deniz suyundan hidrojen üretimi büyük bir fark yaratabilir ve küresel ısınmanın daha sürdürülebilir bir şekilde ele alınmasına yardımcı olabilir.
Aynı zamanda fosil yakıtlara olan bağımlılığımızı azaltıp daha temiz, daha sürdürülebilir ve uygun fiyatlı bir geleceğe doğru ilerleme potansiyeline de sahip.
Bu vaatler, ilgili birçok zorluğun ve riskin gözden kaçırılmasını fazlasıyla kolaylaştırıyor.
Ekonomi ve enerji alanında kilit oyunculara çağrım şu: Lütfen derin bir nefes alalım, arkamıza yaslanalım ve bir anlığına düşünelim.

Araştırmacılar basın bülteninde, suyun arıtılmasının pahalı, enerji yoğun olması ve cihazlara karmaşıklık katması nedeniyle deniz suyuyla çalışmanın daha ekonomik bir seçenek olacağını söyledi. Dahası, doğal tatlı su, gezegende sınırlı bir kaynak olmasının yanı sıra, modern teknoloji için sorun teşkil eden yabancı maddeleri de içermektedir.
Ekip, deniz suyundan hidrojene membran sistemi geliştirmenin yanı sıra, çalışmanın deniz suyu iyonlarının membranlar boyunca nasıl hareket ettiğine dair daha iyi bir genel anlayış sağladığını belirtti. Bu bilgi, oksijen gazı üretimi gibi diğer alanlara da uygulanabilir.
Ayrıca, bipolar membran sistemindeki iyon akışının ve dönüşümün anlaşılmasının, elektroliz yoluyla oksijen üretme çabası için gerekli olduğunu söyleyen ekip, yaptıkları deneyde, bipolar membranın hidrojen üretmenin yanı sıra oksijen gazı da üretebildiğini gösterdi.
Ekip, daha kolay bulunabilen ve kolayca ekstrakte edilebilen malzemeler kullanarak elektrotları ve membranları geliştirmeyi amaçlıyor. Tasarımdaki bu iyileştirme, elektroliz sisteminin ulaşım gibi enerji yoğun faaliyetler için hidrojen üretimi için gerekli boyuta ölçeklendirilmesini çok daha basit hale getirebilir.

Ürünler Çin'in tüm bölgelerinde satılmakta ve dünya ülkelerine ihraç edilmektedir. Amerika Birleşik Devletleri, Almanya, Fas, Kenya, Suudi Arabistan, Vietnam, Cezayir, Hindistan, Tanzanya ve Tayvan dahil olmak üzere 20'den fazla ülke ve bölgede satıldılar. China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group ve diğer tanınmış şirketler gibi tanınmış şirketlere başarıyla hizmet verildi. Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming gibi birçok yeşil hidrojen hidrojenasyon istasyonu yeşil ve hidrojen üretim projeleri sağlıyor.