جمعه 29 مارس 2024

دسکتاپ نسخه 4.2.1

Root NationНовиниاخبار فناوری اطلاعاتدستگاه جدید وقتی در آب نمک غوطه ور شود می تواند هیدروژن تولید کند

دستگاه جدید وقتی در آب نمک غوطه ور شود می تواند هیدروژن تولید کند

-

با کاهش قیمت انرژی های تجدیدپذیر، علاقه فزاینده ای برای یافتن راه هایی برای صرفه جویی اقتصادی آن وجود دارد. باتری‌ها می‌توانند با افزایش تولید برق کوتاه‌مدت مقابله کنند، اما ممکن است نتوانند کمبودهای طولانی‌مدت یا تغییرات فصلی در تولید برق را مدیریت کنند. هیدروژن یکی از چندین گزینه در دست بررسی است که این پتانسیل را دارد که به عنوان پل بلندمدت بین دوره های بهره وری بالای انرژی های تجدیدپذیر عمل کند.

اما هیدروژن مشکلات خاص خود را دارد. به دست آوردن آن از طریق تقسیم آب از نظر انرژی کاملاً ناکارآمد است و ذخیره آن برای مدت طولانی می تواند دشوار باشد. بیشتر کاتالیزورهای تولید کننده هیدروژن با آب تمیز نیز بهترین کار را انجام می دهند - نه لزوماً از آن نوع که به راحتی در دسترس است، زیرا تغییرات آب و هوایی شدت خشکسالی را افزایش می دهد.

دستگاه جدید وقتی در آب نمک غوطه ور شود می تواند هیدروژن تولید کند

گروهی از محققان در چین دستگاهی ساخته اند که می تواند هیدروژن را از آب دریا تولید کند – در واقع، برای کارکرد دستگاه باید در آب دریا باشد. مفهوم کلیدی پشت کار او برای هر کسی که می داند اکثر لباس های ضد آب چگونه کار می کنند آشنا خواهد بود.

لباس‌های ضدآب و قابل تنفس به غشایی با منافذ با ساختار دقیق متکی هستند. غشا از موادی ساخته شده که آب را دفع می کند. منافذ دارد، اما آنقدر کوچک هستند که آب مایع از آن عبور نمی کند. اما آنقدر بزرگ هستند که تک تک مولکول های آب می توانند از آنها عبور کنند. در نتیجه، هر آبی که در قسمت بیرونی لباس باشد، باقی می‌ماند، اما هر عرق درونی که تبخیر می‌شود، همچنان از پارچه جاری می‌شود و راه خود را به دنیای بیرون باز می‌کند. در نتیجه پارچه نفس می کشد.

چنین غشایی در عملکرد دستگاه جدید نقش اساسی دارد. آب مایع را از غشا عبور نمی دهد، اما بخار آب را عبور می دهد. تفاوت بزرگ این است که آب مایع در دو طرف غشاء قرار دارد.

خارج - آب دریا با مجموعه استاندارد نمک. داخل آن محلول غلیظی از یک نمک است - در این مورد هیدروکسید پتاسیم (KOH) - که با فرآیند الکترولیز که هیدروژن تولید می کند سازگار است. مجموعه ای از الکترودها در محلول KOH غوطه ور شده اند که هیدروژن و اکسیژن را در دو طرف جداکننده تولید می کنند و جریان گاز را تمیز نگه می دارند.

بعد از شروع به کار تجهیزات چه اتفاقی می افتد؟ همانطور که آب داخل دستگاه برای تولید هیدروژن و اکسیژن شکافته می شود، کاهش سطح آب غلظت محلول نمک سوزاننده (که در ابتدا بسیار بیشتر از آب دریا بود) را افزایش می دهد. این امر باعث می شود که انتقال آب از طریق غشای آب دریا برای رقیق شدن KOH انرژی کارآمد باشد. و به لطف منافذ، این امکان پذیر است، اما تنها در صورتی که آب به شکل بخار حرکت کند.

هیدروژن

در نتیجه آب در داخل غشا برای مدت کوتاهی در حالت بخار باقی می ماند و سپس به محض ورود به دستگاه به سرعت به مایع تبدیل می شود. تمام مخلوط پیچیده نمک های موجود در آب دریا در خارج از غشاء باقی می ماند و جریان ثابتی از آب شیرین به الکترودهایی که آن را می شکافند، ارائه می شود. نکته مهم این است که همه اینها بدون استفاده از انرژی که معمولاً در نمک‌زدایی استفاده می‌شود اتفاق می‌افتد و باعث می‌شود فرآیند کلی انرژی نسبت به تصفیه آب برای استفاده در الکترولیز استاندارد کارآمدتر باشد.

در اصل، همه اینها عالی به نظر می رسد، اما آیا واقعاً کار می کند؟ برای کشف این موضوع، تیم این دستگاه را مونتاژ کرده و آن را در آب دریا خلیج شنژن (خلیج شمال هنگ کنگ و ماکائو) آزمایش کردند. و تقریباً با هر معیار منطقی، عملکرد خوبی داشت.

حتی پس از 3200 ساعت استفاده نیز عملکرد خود را حفظ کرد و میکروسکوپ الکترونی غشاء پس از استفاده نشان داد که منافذ در این مرحله باز شده باقی می مانند. KOH مورد استفاده برای سیستم کاملاً خالص نبود، بنابراین حاوی سطوح پایینی از یون های موجود در آب دریا بود. اما این سطوح در طول زمان افزایش نیافته و تأیید می کند که سیستم اجازه نمی دهد آب دریا وارد محفظه الکترولیز شود. از نظر مصرف انرژی، این سیستم تقریباً مشابه یک الکترولیز استاندارد استفاده می‌شود که تأیید می‌کند که تصفیه آب نیازی به مصرف انرژی ندارد.

محلول KOH نیز خود متعادل کننده بود و اگر محلول داخلی آن بیش از حد رقیق شود، سرعت انتشار آب به داخل دستگاه کاهش می یابد. اگر بیش از حد غلیظ شود، راندمان الکترولیز کاهش می یابد، بنابراین حذف آب کند می شود.

نویسندگان تخمین می زنند که دستگاه آنها می تواند تحت فشار آب دریا تا عمق 75 متری کار کند. با این حال، دما در این اعماق ممکن است محدود باشد، زیرا سرعت انتشار آب از طریق غشاء در 30 درجه سانتیگراد شش برابر بیشتر از 0 است. درجه سانتی گراد

حتی با وجود همه این اخبار خوب، فرصت هایی برای بهبود عملکرد وجود دارد. نمک های مختلف غیر از KOH خوب هستند و برخی ممکن است بهتر عمل کنند. محققان همچنین دریافتند که ترکیب KOH در هیدروژل اطراف الکترودها باعث افزایش تولید هیدروژن می شود. در نهایت، این امکان وجود دارد که تغییر مواد یا ساختار الکترودهای مورد استفاده در تقسیم آب، روند را تسریع کند.

در نهایت، تیم پیشنهاد کرد که ممکن است برای چیزی بیش از تولید هیدروژن مفید باشد. آنها به جای آب دریا، یکی از دستگاه ها را در محلول رقیق لیتیوم غوطه ور کردند و متوجه شدند که پس از 200 ساعت کار، به دلیل ورود آب به دستگاه، غلظت لیتیوم بیش از 40 برابر شده است. زمینه های بسیار دیگری مانند تصفیه آب آلوده وجود دارد که این توانایی برای تمرکز می تواند مفید باشد.

این همه مشکلات مربوط به استفاده از هیدروژن به عنوان ذخیره انرژی را حل نمی کند. اما مطمئناً این پتانسیل را دارد که به ما اجازه دهد «نیاز به آب پاک» را از فهرست این مسائل حذف کنیم.

شما می توانید به اوکراین در مبارزه با مهاجمان روسی کمک کنید، بهترین راه برای انجام این کار اهدای کمک مالی به نیروهای مسلح اوکراین از طریق Savelife یا از طریق صفحه رسمی NBU.

همچنین جالب:

منبعarttechnica
ثبت نام
اطلاع رسانی در مورد
مهمان

0 نظرات
بررسی های جاسازی شده
مشاهده همه نظرات
مقالات دیگر
برای به روز رسانی مشترک شوید

نظرات اخیر

اکنون محبوب است
0
ما افکار شما را دوست داریم، لطفا نظر دهید.x