Petak, 29. ožujka 2024

desktop v4.2.1

Root NationНовиниIT vijestiNovi uređaj može proizvoditi vodik kada se uroni u slanu vodu

Novi uređaj može proizvoditi vodik kada se uroni u slanu vodu

-

S padom cijene obnovljive energije raste interes za pronalaženjem načina za njezinu ekonomsku uštedu. Baterije mogu podnijeti kratkoročne skokove proizvodnje, ali možda neće moći podnijeti dugoročne nestašice ili sezonske varijacije u proizvodnji električne energije. Vodik je jedna od nekoliko opcija koje se razmatraju i koja ima potencijal poslužiti kao dugoročni most između razdoblja visoke produktivnosti obnovljive energije.

Ali vodik ima svoje probleme. Dobivanje cijepanjem vode prilično je neučinkovito s energetske točke gledišta, a skladištenje na dulja razdoblja može biti teško. Većina katalizatora za proizvodnju vodika također najbolje radi s čistom vodom – ne nužno onom koja je lako dostupna, budući da klimatske promjene povećavaju intenzitet suša.

Novi uređaj može proizvoditi vodik kada se uroni u slanu vodu

Skupina istraživača u Kini razvila je uređaj koji može proizvesti vodik iz morske vode - zapravo, mora biti u morskoj vodi da bi uređaj radio. Ključni koncept iza njegova rada bit će poznat svakome tko razumije kako funkcionira većina vodootporne odjeće.

Vodootporna, prozračna odjeća oslanja se na membranu s pažljivo strukturiranim porama. Membrana je izrađena od materijala koji odbija vodu. Ima pore, ali su premale da propuste tekuću vodu. Ali dovoljno su velike da pojedinačne molekule vode mogu proći kroz njih. Kao rezultat toga, sva voda s vanjske strane odjeće ostaje tamo, ali sav znoj s unutarnje strane koji ispari i dalje će teći kroz tkaninu i otići u vanjski svijet. Kao rezultat, tkanina diše.

Takva membrana ključna je za funkcioniranje novog uređaja. Ne propušta tekuću vodu kroz membranu, ali propušta vodenu paru. Velika razlika je u tome što je tekuća voda s obje strane membrane.

Vani - morska voda sa standardnim skupom soli. Unutra je koncentrirana otopina jedne soli - u ovom slučaju kalijevog hidroksida (KOH) - koja je kompatibilna s procesom elektrolize koji proizvodi vodik. U otopinu KOH uronjen je skup elektroda koje proizvode vodik i kisik s obje strane separatora, održavajući struje plina čistima.

Što se događa nakon što oprema počne raditi? Kako se voda unutar uređaja razdvaja i proizvodi vodik i kisik, smanjena razina vode povećava koncentraciju otopine kaustične soli (koja je u početku bila mnogo koncentriranija od morske vode). To čini energetski učinkovitim kretanje vode kroz membranu morske vode kako bi se razrijedio KOH. A, zahvaljujući porama, to je moguće, ali samo ako se voda kreće u obliku pare.

Vodik

Kao rezultat toga, dok je unutar membrane, voda kratko vrijeme ostaje u stanju pare, a zatim se brzo pretvara u tekućinu čim uđe u uređaj. Sva složena mješavina soli sadržana u morskoj vodi ostaje izvan membrane, a do elektroda koje je cijepaju osiguran je stalni protok slatke vode. Važno je da se sve ovo događa bez korištenja energije koja se inače koristi u desalinizaciji, što cjelokupni proces čini energetski učinkovitijim od obrade vode za upotrebu u standardnom elektrolizeru.

U principu, sve ovo zvuči super, no funkcionira li zapravo? Kako bi saznali, tim je sastavio uređaj i testirao ga u morskoj vodi zaljeva Shenzhen (zaljev sjeverno od Hong Konga i Macaua). I prema gotovo svakom razumnom mjerilu, pokazao se dobro.

Zadržala je performanse čak i nakon 3200 sati korištenja, a elektronska mikroskopija membrane nakon uporabe pokazala je da su pore ostale neblokirane u ovoj fazi. KOH korišten za sustav nije bio potpuno čist, pa je sadržavao niske razine iona koji se nalaze u morskoj vodi. Ali te se razine nisu povećavale tijekom vremena, potvrđujući da sustav nije dopuštao morskoj vodi da uđe u komoru za elektrolizu. Što se tiče potrošnje energije, sustav je koristio približno isto kao i standardni elektrolizer, što potvrđuje da obrada vode ne zahtijeva nikakvu potrošnju energije.

Otopina KOH također se samouravnotežavala, s usporavanjem difuzije vode u uređaj ako je njezina unutarnja otopina postala previše razrijeđena. Ako postane previše koncentriran, učinkovitost elektrolize opada, pa se uklanjanje vode usporava.

Autori procjenjuju da njihov uređaj može raditi pod pritiskom morske vode na dubinama do 75 m. Međutim, temperatura na tim dubinama može biti ograničavajuća, budući da je brzina difuzije vode kroz membranu šest puta veća na 30°C nego na 0 °C.

Čak i uz sve ove dobre vijesti, postoje prilike za poboljšanje izvedbe. Razne soli osim KOH-a su u redu, a neke mogu djelovati bolje. Istraživači su također otkrili da je ugradnja KOH-a u hidrogel oko elektroda povećala proizvodnju vodika. Konačno, moguće je da bi promjena materijala ili strukture elektroda koje se koriste u cijepanju vode mogla dodatno ubrzati proces.

Konačno, tim je predložio da bi mogao biti koristan za više od same proizvodnje vodika. Umjesto u morsku vodu, jedan od uređaja su uronili u razrijeđenu otopinu litija i otkrili da se nakon 200 sati rada koncentracija litija povećala više od 40 puta zbog vode koja je ušla u uređaj. Postoje mnogi drugi konteksti, kao što je tretman kontaminirane vode, gdje ova sposobnost koncentracije može biti korisna.

To ne rješava sve probleme povezane s korištenjem vodika kao spremnika energije. Ali svakako ima potencijala omogućiti nam da izbacimo "potrebu za čistom vodom" s popisa ovih problema.

Možete pomoći Ukrajini u borbi protiv ruskih osvajača, najbolji način da to učinite je da donirate sredstva Oružanim snagama Ukrajine putem Savelife ili putem službene stranice NBU.

Također zanimljivo:

Prijavite se
Obavijesti o
gost

0 Komentari
Ugrađene recenzije
Pogledaj sve komentare
Ostali članci
Pretplatite se na ažuriranja

Nedavni komentari

Sada popularno
0
Sviđaju nam se vaša razmišljanja, komentirajte.x