دسترسی محدود به منابع آب شیرین، که تنها حدود 3.5 درصد از کل آب روی زمین را تشکیل می دهد، بر اهمیت استفاده از آب فراوان دریا برای بازیافت انرژی تأکید کرده است. نمک زدایی آب دریا یک راه حل مناسب برای رسیدگی به کمبود منابع آب آشامیدنی ارائه می کند. با این حال، روش های سنتی مانند تقطیر و تصفیه غشایی اغلب پرهزینه هستند.
تسریع اقتصاد انرژی مبتنی بر هیدروژن در دستیابی به خنثی بودن کربن و اوج انتشار کربن بسیار مهم است. در همین راستا، "برنامه اقدام اوج کربن تا سال 2030" که توسط شورای دولتی صادر شده است، بر نیاز به تمرکز بر تولید هیدروژن انرژی تجدیدپذیر کم هزینه و نوآوری های تکنولوژیکی تاکید می کند. همچنین بر اهمیت تسریع تحقیقات، توسعه و کاربردهای نمایشی فناوری هیدروژن در بخشهای مختلف مانند صنعت، حملونقل و ساخت و ساز تأکید میکند.
آب دریا به طور قابل توجهی با آب شیرین متفاوت است و تقریباً 96.5 درصد از آب زمین را تشکیل می دهد و حاوی مخلوط پیچیده ای از 92 ماده شیمیایی و عنصر است. شوری آب دریا حدود 35 PSU (35 ‰) است که یون های سدیم، منیزیم، کلسیم، پتاسیم، کلر و سولفات بیش از 99 درصد از محتوای نمک آن را تشکیل می دهند. تولید هیدروژن از آب دریا به دلیل وجود یونها، میکروارگانیسمها و ذرات متعدد با چالشهایی مواجه است که میتواند منجر به مسائلی مانند رقابت در واکنشهای نامطلوب، غیرفعالسازی کاتالیزور و رسوب غشایی شود.
دو رویکرد تکنولوژیکی متمایز برای تولید هیدروژن از آب دریا توسعه داده شده است: تولید مستقیم و تولید غیر مستقیم. تولید مستقیم شامل الکترولیز یا فوتولیز آب است. مؤسسات تحقیقاتی پیشرو در سراسر جهان، از جمله آکادمی علوم چین، مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه، دانشگاه صنعتی توهوکو ژاپن، دانشگاه فناوری شیمیایی پکن، شورای تحقیقات علمی و صنعتی هند و دانشگاه هیوستون، به طور فعال در این زمینه مشارکت دارند. تحقیقات تولید هیدروژن از سوی دیگر، تولید غیرمستقیم، فناوریهای نمکزدایی آب دریا را با فرآیندهای هیدرولیتیکی مانند الکترولیز، فوتولیز و پیرولیز ترکیب میکند.
در حال حاضر بیش از 90 درصد هیدروژن جهان از منابع انرژی مبتنی بر کربن مانند زغال سنگ و گاز طبیعی تولید می شود. با این حال، با توجه به پیامدهای آتی خنثی بودن کربن و کمبود منابع آب شیرین، علاقه فزاینده ای به تولید هیدروژن مبتنی بر آب وجود دارد. «فناوری تولید هیدروژن با الکترولیز مستقیم آب دریا بدون نمکزدایی در محل» اهمیت نظری، تکنولوژیکی و استراتژیک بسیار زیادی دارد.
در ژوئیه سال جاری، موسسه فناوری و مهندسی مواد نینگبو، آکادمی علوم چین، یک پیشرفت پیشگامانه در تولید هیدروژن از آب دریا از طریق الکترولیز در دمای بالا با استفاده از یک سلول سوختی اکسید جامد لولهای مسطح گزارش کرد. تیم تحقیقاتی بدون نیاز به کاتالیزورهای فلزات نجیب به راندمان تبدیل انرژی چشمگیر 72.47 درصد دست یافت. آزمایشهای طولانیمدت حداقل تغییرات را در ساختار، ترکیب و عملکرد سلول نشان داد، در حالی که ولتاژ الکترولیتی به طور قابلتوجهی کمتر از سلولهای دمای اتاق باقی ماند.
محققان الکترولیز را در 750 درجه با عبور هیدروژن، که به عنوان گاز حامل عمل میکند، از طریق سلول الکترولیتی اکسید جامد حاوی آب دریا که از آبهای ساحلی شهر نینگبو منتقل میشود، انجام دادند. با گرم کردن و تبخیر آب دریا از قبل، از تماس مستقیم بیشتر ناخالصی ها با الکترولیز جلوگیری شد و خطر آسیب را به حداقل رساند.
مخاطب:
اگر سوالی دارید، لطفا با ما تماس بگیرید. ساعت کاری: 8:30 صبح تا 17:30 بعد از ظهر
پست الکترونیک:zhangjixia@bjygti.com
