Получение водорода из морской воды может быть сложным, поскольку соль вызывает коррозию, а в процессе может образовываться токсичный хлорный газ. Новые электроды могут расщеплять морскую воду, что упрощает получение чистого топлива.
Впервые в промышленных масштабах будут производиться электроды, способные вырабатывать водород из морской воды, не выделяя едкий и токсичный газообразный хлор.
«Традиционный электролиз был возможен только с чистой водой, все более дефицитным мировым ресурсом», — заявил Дуглас Уикс из Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики США (ARPA-E). «[Эти электроды] устраняют зависимость процесса от чистой воды и вместо этого подключаются к самому обильному водному ресурсу в мире: океану».
В этом процессе используется отрицательно заряженный катод и положительно заряженный анод для разделения морской воды на четыре «потока» — полезный кислород и водород, а также безвредные кислотные и щелочные потоки, которые можно легко переработать обратно в океан. Equatic, стартап из Калифорнии, который разработал технологию при поддержке ARPA-E, планирует продавать водород и кислород, полученные в процессе, чтобы компенсировать свои затраты. Щелочной поток реагирует с CO2 в атмосфере, образуя стабильные минералы , которые можно вылить обратно в море, в то время как кислотный поток можно вернуть в океан, как только он восстановит более высокий pH после протекания по богатым кремнием породам.
Подобно стандартным методам расщепления воды для получения водорода, этот процесс происходит в электролизере, машине, которая использует стопки электродов для разделения молекул воды с помощью электричества. Но существующие устройства испытывают трудности при работе с морской водой, поскольку она разрушает их: она полна растворенной соли, других минералов, металлов и микроорганизмов, которые разрушают компоненты и засоряют работу. Кроме того, электрический заряд, который притягивает кислород к аноду, разделяет соль в морской воде, образуя токсичный газообразный хлор, который быстро разъедает машину.
Чтобы избежать этой проблемы, Чэнь и его коллеги спроектировали анод, который может выборочно расщеплять кислород из молекул воды, не расщепляя соль. Они использовали слой, блокирующий хлор, чтобы вода могла проходить через катализатор, останавливая при этом соль. Чэнь говорит, что на основе лабораторных испытаний они ожидают, что аноды будут работать не менее трех лет, прежде чем их нужно будет снять и нанести новое покрытие.
Пау Фаррас из Университета Голуэя в Ирландии, который не связан с компанией, говорит, что три года были бы хорошим результатом, и эти кислородно-селективные аноды являются многообещающим подходом к использованию морской воды для производства водородного топлива. Но он говорит, что они еще не показали, что могут работать в дикой природе. «Что нам нужно сделать, так это увидеть реальную производительность в реальной среде», — говорит он.
Теперь компания начнет производить аноды на заводе в Калифорнии, способном производить 4000 анодов в год. Они будут использоваться на демонстрационном заводе, строящемся в Сингапуре, который, по словам компании, сможет удалять 10 тонн CO2 и производить 300 килограммов водорода в день.
