新工艺可以在不破坏设备的情况下将氢燃料从海水中排出王瑞霞

新工艺可以在不破坏设备的情况下将氢燃料从海水中排出

斯坦福大学的研究人员开发出一种仅使用旧金山湾的电极，太阳能和盐水制造氢燃料的工艺。

盐水电解。一种原型设备利用太阳能从海水中产生氢燃料

氢燃料作为未来的能源具有很大的前景。它是干净的，不会发出任何东西，它是能量密集的，并且它超出了丰富 - 只要我们能够开发一种从化学限制中检索元素的方法。一篇新论文描述了一种从盐水开始的方法。

盐的水

为什么这个消息？嗯，它只是归结为数量 - 地球有很多咸水，但不是很多淡水。已经开发了从后者生产氢燃料的方法，但事实是淡水是有价值的。我们需要它来喝，我们需要它来洗，我们需要它来种植我们的庄稼，随着我们星球的人口增加，我们面临着一个非常缺乏足够水的风险。因此将其用于能源是没有意义的 - 我们需要在其他地方使用它。

“你需要这么多氢气[为我们的城市和经济提供动力]，不可能想到使用纯净水，”何鸿杰，JG杰克逊和CJ伍德斯坦福化学教授以及该报的共同资深作者说。“我们在加利福尼亚目前的需求几乎没有足够的水。”

相比之下，咸水很丰富 - 这也意味着便宜。我们可以把它变成氢气而不会过多地破坏地球生态系统的自然平衡。氢燃料也不会释放二氧化碳，因为它“燃烧”，只有水。鉴于我们目前在人为气候变化和栖息地破坏方面遇到的麻烦，两者都具有非常吸引人的特性。

然而，盐水确实存在一个主要缺点。把水分解成氢气和氧气并不难，而且我们已经知道如何长期使用它了。只需取一个电源，连接两根电线，将另一端放在水中。打开电源，您将在负端处获得氢气泡，并在正端处获得氧气泡。这个过程叫做电解。

到现在为止还挺好。但是，如果你尝试用盐水做同样的事情，盐中的氯离子会腐蚀阳极并很快破坏系统。戴和他的团队希望找到一种方法来阻止这些组件在此过程中崩溃。

他们的方法是将阳极涂在几层带负电的材料上，这将废除氯化物，从而延长电解装置的使用寿命。它们将镍 - 铁氢氧化物层叠在镍硫化物上，覆盖在镍泡沫芯上。镍泡沫充当导体，从电源输送电力，而镍 - 铁氢氧化物适当地进行电解，将水分离成氧气和氢气。

当发生这种情况时，硫化镍变为带负电荷，保护阳极。正如两个磁体的负端彼此相互推动一样，带负电的层排斥氯化物并防止其到达核心金属。根据戴实验室的研究生，该论文的共同主要作者Michael Kenney的说法，如果没有涂层，阳极只能在海水中工作约12小时。

“整个电极都崩溃了，”肯尼说。“但是通过这一层，它可以超过一千小时。”

该涂层带来的另一个好处是它允许在更高的电流下进行电解。以前分裂海水的努力必须使用低电流，因为较高的值会促进腐蚀。该团队通过多层设备可以传输多达10倍的电力，这有助于它更快地产生氢气。戴说他们可能“创造了目前分裂海水的记录。”通过消除盐的腐蚀作用，该团队能够使用与使用纯净水的设备相同的电流。

该团队在受控的实验室条件下进行了大部分测试，他们可以调节进入系统的电量。但是，他们还设计了一台太阳能示范机器，从旧金山湾收集的海水中产生氢气和氧气。戴说，该团队指出了前进的方向，但将由制造商进行规模化和大规模生产设计。

“人们可以在现有的电解槽系统中使用这些元素，这可能非常快，”他补充道。“这不像从零开始 - 更像是从80％或90％开始。”

在未来，该技术可用于为潜水员或潜艇生成透气氧气，同时还可提供动力。或许，它也可以用于太空探索，以限制对水净化系统的需求 - 至少就能量和氧气而言。

“太阳能驱动，高度持续地将海水分解为氢和氧燃料”一文发表在“ 美国国家科学院院刊”上。

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