Разделение воды на водород и кислород представляет собой альтернативу ископаемому топливу. Стэнфордские исследователи разработали способ получения водородного топлива с использованием солнечной энергии, электродов и соленой воды.
Результаты исследования демонстрируют новый способ отделения водорода и кислорода от морской воды с помощью электричества. Существующие методы разделения воды основаны на использовании воды высокой степени очистки, которая является ценным ресурсом и требует больших затрат в производстве.
По словам Дая, водород является привлекательным вариантом в качестве топлива, поскольку он не выделяет углекислый газ. Сжигание водорода производит только воду и должно облегчить решение проблем, связанных с изменением климата.
По сути, разделение воды на водород и кислород с помощью электричества - так называемый электролиз - это простая и старая идея: источник питания подключается к двум электродам, помещенным в воду. Когда включается питание, газообразный водород выходит из отрицательного конца, называемого катодом, а кислород, пригодный для дыхания, выходит из положительного конца - анода.
Но отрицательно заряженный хлорид в соли с морской водой может разъедать положительный конец, ограничивая срок службы системы. Дай и его команда хотели найти способ не дать компонентам морской воды разрушить аноды.
Исследователи обнаружили, что если они покрыли анод слоями, богатыми отрицательными зарядами, эти слои отталкивали хлорид и замедляли распад лежащего под ним металла.
Они нанесли слой гидроксида никеля и железа поверх сульфида никеля, который покрывает сердцевину из пены никеля. Пена никеля действует как проводник, переносящий электричество от источника питания, а гидроксид никеля и железа вызывает электролиз, разделяя воду на кислород и водород. Во время электролиза сульфид никеля превращается в отрицательно заряженный слой, который защищает анод. Так же, как отрицательные концы двух магнитов прижимаются друг к другу, отрицательно заряженный слой отталкивает хлорид и не дает ему достичь металла сердечника.
По словам Майкла Кенни, аспиранта лаборатории Dai и соавтора исследования, без отрицательно заряженного покрытия анод работает в морской воде только около 12 часов. «Весь электрод разваливается в крошку», - сказал Кенни. «Но с этим слоем он может работать более тысячи часов».
Члены команды провели большую часть своих тестов в контролируемых лабораторных условиях, где они могли регулировать количество электричества, поступающего в систему. Но они также разработали демонстрационную машину на солнечной энергии, которая производила газообразный водород и кислород из морской воды, собранной в заливе Сан-Франциско.
В будущем эту технологию можно будет использовать не только для производства энергии. Поскольку этот процесс также производит пригодный для дыхания кислород, водолазы или подводные лодки могут генерировать кислород внизу в океане, не поднимаясь на поверхность.
