Παρασκευή 29 Μαρτίου 2024

επιτραπέζιος υπολογιστής v4.2.1

Root NationΝέαειδήσεις πληροφορικήςΗ νέα συσκευή μπορεί να παράγει υδρογόνο όταν βυθιστεί σε αλμυρό νερό

Η νέα συσκευή μπορεί να παράγει υδρογόνο όταν βυθιστεί σε αλμυρό νερό

-

Με τη μείωση της τιμής των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, αυξάνεται το ενδιαφέρον για την εξεύρεση τρόπων οικονομικής εξοικονόμησης. Οι μπαταρίες μπορούν να χειριστούν βραχυπρόθεσμες αυξήσεις στην παραγωγή, αλλά μπορεί να μην είναι σε θέση να χειριστούν μακροπρόθεσμες ελλείψεις ή εποχιακές αλλαγές στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το υδρογόνο είναι μία από τις πολλές υπό εξέταση επιλογές που έχει τη δυνατότητα να χρησιμεύσει ως μακροπρόθεσμη γέφυρα μεταξύ περιόδων υψηλής παραγωγικότητας ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Όμως το υδρογόνο έχει τα δικά του προβλήματα. Η απόκτησή του με διάσπαση του νερού είναι αρκετά αναποτελεσματική από ενεργειακή άποψη και η αποθήκευσή του για μεγάλες περιόδους μπορεί να είναι δύσκολη. Οι περισσότεροι καταλύτες που παράγουν υδρογόνο λειτουργούν επίσης καλύτερα με καθαρό νερό – όχι απαραίτητα το είδος που είναι άμεσα διαθέσιμο, καθώς η κλιματική αλλαγή αυξάνει την ένταση της ξηρασίας.

Η νέα συσκευή μπορεί να παράγει υδρογόνο όταν βυθιστεί σε αλμυρό νερό

Μια ομάδα ερευνητών στην Κίνα ανέπτυξε μια συσκευή που μπορεί να παράγει υδρογόνο από θαλασσινό νερό – στην πραγματικότητα, πρέπει να βρίσκεται σε θαλασσινό νερό για να λειτουργήσει η συσκευή. Η βασική ιδέα πίσω από τη δουλειά του θα είναι γνωστή σε όποιον καταλαβαίνει πώς λειτουργούν τα περισσότερα αδιάβροχα ρούχα.

Τα αδιάβροχα ρούχα που αναπνέουν στηρίζονται σε μια μεμβράνη με προσεκτικά δομημένους πόρους. Η μεμβράνη είναι κατασκευασμένη από υλικό που απωθεί το νερό. Έχει πόρους, αλλά είναι πολύ μικροί για να περάσει το υγρό νερό. Αλλά είναι αρκετά μεγάλα ώστε μεμονωμένα μόρια νερού να μπορούν να περάσουν μέσα από αυτά. Ως αποτέλεσμα, οποιοδήποτε νερό στο εξωτερικό του ρούχου μένει εκεί, αλλά οποιοσδήποτε ιδρώτας στο εσωτερικό που εξατμίζεται θα εξακολουθεί να ρέει μέσα από το ύφασμα και να κάνει το δρόμο του προς τον έξω κόσμο. Ως αποτέλεσμα, το ύφασμα αναπνέει.

Μια τέτοια μεμβράνη είναι κεντρική για τη λειτουργία της νέας συσκευής. Δεν περνά υγρό νερό από τη μεμβράνη, αλλά διοχετεύει υδρατμούς. Η μεγάλη διαφορά είναι ότι το υγρό νερό βρίσκεται και στις δύο πλευρές της μεμβράνης.

Έξω - θαλασσινό νερό με ένα τυπικό σύνολο αλάτων. Στο εσωτερικό υπάρχει ένα συμπυκνωμένο διάλυμα ενός μόνο άλατος - στην προκειμένη περίπτωση υδροξειδίου του καλίου (KOH) - το οποίο είναι συμβατό με τη διαδικασία ηλεκτρόλυσης που παράγει υδρογόνο. Βυθισμένο στο διάλυμα ΚΟΗ είναι ένα σύνολο ηλεκτροδίων που παράγουν υδρογόνο και οξυγόνο και στις δύο πλευρές του διαχωριστή, διατηρώντας τα ρεύματα αερίων καθαρά.

Τι συμβαίνει μετά την έναρξη λειτουργίας του εξοπλισμού; Καθώς το νερό μέσα στη συσκευή διασπάται για να παράγει υδρογόνο και οξυγόνο, η μειωμένη στάθμη του νερού αυξάνει τη συγκέντρωση του διαλύματος καυστικού άλατος (το οποίο αρχικά ήταν πολύ πιο συμπυκνωμένο από το θαλασσινό νερό). Αυτό καθιστά ενεργειακά αποδοτική τη μετακίνηση του νερού μέσω της μεμβράνης του θαλασσινού νερού για την αραίωση του ΚΟΗ. Και, χάρη στους πόρους, αυτό είναι δυνατό, αλλά μόνο εάν το νερό κινείται με τη μορφή ατμού.

Υδρογόνο

Ως αποτέλεσμα, ενώ βρίσκεται μέσα στη μεμβράνη, το νερό παραμένει σε κατάσταση ατμού για μικρό χρονικό διάστημα και στη συνέχεια μετατρέπεται γρήγορα σε υγρό μόλις εισέλθει στη συσκευή. Όλο το σύνθετο μείγμα αλάτων που περιέχεται στο θαλασσινό νερό παραμένει έξω από τη μεμβράνη και παρέχεται σταθερή ροή γλυκού νερού στα ηλεκτρόδια που το διασπούν. Είναι σημαντικό ότι όλα αυτά συμβαίνουν χωρίς τη χρήση της ενέργειας που χρησιμοποιείται συνήθως στην αφαλάτωση, καθιστώντας τη συνολική διαδικασία πιο ενεργειακά αποδοτική από την επεξεργασία του νερού για χρήση σε μια τυπική συσκευή ηλεκτρόλυσης.

Κατ 'αρχήν, όλα αυτά ακούγονται υπέροχα, αλλά λειτουργεί πραγματικά; Για να το ανακαλύψει, η ομάδα συναρμολόγησε τη συσκευή και τη δοκίμασε στο θαλασσινό νερό του κόλπου Shenzhen (ένας κόλπος βόρεια του Χονγκ Κονγκ και του Μακάο). Και σχεδόν με κάθε εύλογο μέτρο, απέδωσε καλά.

Διατήρησε την απόδοση ακόμη και μετά από 3200 ώρες χρήσης και η ηλεκτρονική μικροσκοπία της μεμβράνης μετά τη χρήση έδειξε ότι οι πόροι παρέμειναν ξεμπλοκαρισμένοι σε αυτό το στάδιο. Το ΚΟΗ που χρησιμοποιήθηκε για το σύστημα δεν ήταν εντελώς καθαρό, επομένως περιείχε χαμηλά επίπεδα ιόντων που βρέθηκαν στο θαλασσινό νερό. Αλλά αυτά τα επίπεδα δεν αυξήθηκαν με την πάροδο του χρόνου, επιβεβαιώνοντας ότι το σύστημα δεν επέτρεψε στο θαλασσινό νερό να εισέλθει στον θάλαμο ηλεκτρόλυσης. Όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας, το σύστημα χρησιμοποιούσε περίπου το ίδιο με έναν τυπικό ηλεκτρολύτη, επιβεβαιώνοντας ότι η επεξεργασία του νερού δεν απαιτούσε καμία ενεργειακή δαπάνη.

Το διάλυμα ΚΟΗ ήταν επίσης αυτό-ισορροπούμενο, με τη διάχυση του νερού στη συσκευή να επιβραδύνεται εάν το εσωτερικό του διάλυμα γινόταν πολύ αραιό. Εάν γίνει πολύ συμπυκνωμένο, η απόδοση της ηλεκτρόλυσης πέφτει, οπότε η απομάκρυνση του νερού επιβραδύνεται.

Οι συγγραφείς εκτιμούν ότι η συσκευή τους μπορεί να λειτουργήσει υπό πίεση θαλασσινού νερού σε βάθη έως και 75 m. Ωστόσο, η θερμοκρασία σε αυτά τα βάθη μπορεί να είναι περιοριστική, καθώς ο ρυθμός διάχυσης του νερού μέσω της μεμβράνης είναι έξι φορές υψηλότερος στους 30°C από ό,τι στο 0 °C.

Ακόμη και με όλα αυτά τα καλά νέα, υπάρχουν ευκαιρίες για βελτίωση της απόδοσης. Διάφορα άλατα εκτός από το ΚΟΗ είναι καλά και μερικά μπορεί να λειτουργούν καλύτερα. Οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης ότι η ενσωμάτωση ΚΟΗ στην υδρογέλη γύρω από τα ηλεκτρόδια αύξησε την παραγωγή υδρογόνου. Τέλος, είναι πιθανό η αλλαγή του υλικού ή της δομής των ηλεκτροδίων που χρησιμοποιούνται στη διάσπαση του νερού να επιταχύνει περαιτέρω τη διαδικασία.

Τέλος, η ομάδα πρότεινε ότι μπορεί να είναι χρήσιμο για κάτι περισσότερο από την απλή παραγωγή υδρογόνου. Αντί για θαλασσινό νερό, βύθισαν μια από τις συσκευές σε ένα αραιωμένο διάλυμα λιθίου και διαπίστωσαν ότι μετά από 200 ώρες λειτουργίας, η συγκέντρωση του λιθίου αυξήθηκε πάνω από 40 φορές λόγω του νερού που εισέρχεται στη συσκευή. Υπάρχουν πολλά άλλα πλαίσια, όπως η επεξεργασία μολυσμένου νερού, όπου αυτή η ικανότητα συγκέντρωσης μπορεί να είναι χρήσιμη.

Αυτό δεν λύνει όλα τα προβλήματα που σχετίζονται με τη χρήση του υδρογόνου ως αποθήκη ενέργειας. Αλλά σίγουρα έχει τη δυνατότητα να μας επιτρέψει να διαγράψουμε την «ανάγκη για καθαρό νερό» από τη λίστα αυτών των θεμάτων.

Μπορείτε να βοηθήσετε την Ουκρανία να πολεμήσει ενάντια στους Ρώσους εισβολείς, ο καλύτερος τρόπος για να το κάνετε αυτό είναι να δωρίσετε κεφάλαια στις Ένοπλες Δυνάμεις της Ουκρανίας μέσω Savelife ή μέσω της επίσημης σελίδας NBU.

Επίσης ενδιαφέρον:

Εγγραφείτε
Ειδοποίηση για
επισκέπτης

0 Σχόλια
Ενσωματωμένες κριτικές
Δείτε όλα τα σχόλια
Άλλα άρθρα
Εγγραφείτε για ενημερώσεις

Πρόσφατα σχόλια

Δημοφιλές τώρα
0
Αγαπάμε τις σκέψεις σας, σχολιάστε.x