Idwojèn dlo lanmè

Syantis yo te devlope yon sistèm ki ka pwodwi idwojèn vèt dirèkteman nan dlo lanmè san yo pa bezwen okenn pwosesis pre-tretman tankou desalination. Ekip ki dèyè devlopman an, ki enplike entwodiksyon yon kouch asid Lewis sou yon katalis oksid metal tranzisyon, di metòd la montre gwo potansyèl pou aplikasyon komèsyal yo.

Plis pase 97% nan dlo ki sou sifas Latè a se dlo saline nan oseyan yo, 2% yo estoke kòm dlo fre nan bouchon glas, glasye ak chenn montay ki kouvri ak nèj, epi jis 1% ki disponib pou bezwen rezèv dlo chak jou nou yo.

 
Dlo saline ka tounen dlo potab atravè yon pwosesis ki rele desalination, yon teknik ke kèk zòn atravè mond lan konte sou yo pwodwi dlo fre pou konsomasyon imen ak pou itilizasyon domestik ak endistriyèl. Men, desalinasyon se yon pwosesis enèji ki mande, e pi mal toujou li souvan mache ak sous enèji ki pa dirab.

Yo byen konprann tou divize dlo nan pati konstitiyan li yo. Pwosesis la - ke yo rekonèt kòm elektwoliz - sèvi ak yon kouran dirèk ant de elektwòd benyen nan yon elektwolit fann dlo nan idwojèn ak oksijèn. Idwojèn fòme nan katod la, oswa elektwòd negatif, ak oksijèn nan elektwòd pozitif la, oswa anod.

Paske yon melanj de gaz yo ka eksploze, pifò elektwolizè separe anod la ak katod ak yon fèy plastik epè, ki mouye, ak katalis metal tankou nikèl ak fè yo itilize pi vit reyaksyon.

Mete tou de pwosesis sa yo ansanm, sètadi desaline dlo lanmè, epi divize li pou kreye idwojèn depi lontan yo te konsidere kòm youn nan pi bon solisyon pou bay gaz pwòp ak abòdab pou enèji, ki an vire ka pouvwa tout bagay soti nan elektrisite yon vil, rive nan fè. asye, pwodwi angrè, e menm kòm gaz pou avyon - lis la nan itilizasyon potansyèl se yon sèl long.

Sepandan, youn nan rezon ki fè nou pa deja itilize gaz idwojèn pou vole atravè mond lan, se ke dlo sale ak lòt enpurte korode elektwòd, diminye lavi yo. Kòm eleman sa yo anjeneral fèt ak metal ra tankou platinum, li koute twòp pou kontinye ranplase yo. Iyon klori nan dlo lanmè yo tou se yon pwoblèm ak reyaksyon elektwooksidasyon klò (ClOR) konpetisyon ak reyaksyon evolisyon oksijèn (OER) sou anod la pandan elektwoliz. Reyaksyon sa a rezilta nan liberasyon an nan espès klò toksik ak korozivite tankou ipoklorit. Ipoklorit se relativman enstab, li ka lage gaz klò toksik lè melanje ak amonyak oswa asid epi li ka tou manje lwen nan asye pur.

Pou jwenn alantou sa a, dlo lanmè a ta ka desaline ak pirifye anvan trete li, men sa a pa toujou finansyèman solid tou. Yon lòt opsyon se kouvwi elektwòd yo ak polyanions pou siprime korozyon, men sa a tou ka koute chè.

Kèk solisyon klima vini san dezavantaj. Idwojèn "vèt", ki fèt lè l sèvi avèk enèji renouvlab pou fann molekil dlo, ta ka mache machin lou yo ak dekarbonize endistri tankou asye san yo pa voye yon santiman gaz kabonik. Men, paske machin yo divize dlo, oswa elektwolizè, yo fèt pou travay ak dlo pi, dekale idwojèn vèt ka agrave mank dlo dous mondyal. Kounye a, plizyè ekip rechèch ap rapòte pwogrè nan pwodwi idwojèn dirèkteman nan dlo lanmè, ki ta ka vin yon sous inépuizabl nan idwojèn vèt.

Jodi a, prèske tout idwojèn fèt nan kraze metàn, boule konbistib fosil pou jenere chalè ak presyon ki nesesè yo. Tou de etap lage gaz kabonik. Idwojèn vèt ta ka ranplase idwojèn sal sa a, men nan moman sa a li koute plis pase de fwa plis, apeprè $ 5 pou chak kilogram. Sa a an pati akòz pri a wo nan elektwolizè, ki konte sou katalis ki fèt ak metal presye. Depatman Enèji Ameriken an dènyèman te lanse yon efò ki dire lontan pou amelyore elektwolizè epi redwi pri idwojèn vèt la a $1 pou chak kilogram.

Si yo reyisi ak pwodiksyon idwojèn vèt monte, presyon ta ka ogmante sou rezèv dlo dous nan mond lan. Jenere 1 kilogram idwojèn lè l sèvi avèk elektwoliz pran apeprè 10 kilogram dlo. Kouri kamyon yo ak endistri kle yo sou idwojèn vèt ta ka mande apeprè 25 milya mèt kib dlo fre yon ane, ki ekivalan a konsomasyon dlo nan yon peyi ki gen 62 milyon moun, dapre Ajans Entènasyonal Enèji Renouvlab.

Dlo lanmè se prèske illimité, men divize li vini ak pwòp pwoblèm li yo. Elektwolizè yo bati anpil tankou pil, ak yon pè elektwòd antoure pa yon elektwolit dlo. Nan yon sèl konsepsyon, katalis nan katod la divize molekil dlo nan iyon idwojèn (H+) ak idwoksil (OH-). Depase elektwon nan pè iyon idwojèn nan katod yo nan gaz idwojèn (H2), ki bul soti nan dlo a. Iyon OH- yo, pandan se tan, vwayaje nan yon manbràn ant elektwòd yo rive jwenn anod la, kote katalis brode oksijèn nan nan gaz oksijèn (O2) ki lage.

Lè yo itilize dlo lanmè, sepandan, menm sekous elektrik ki jenere O2 nan anod la tou konvèti iyon yo klori nan dlo sale nan gaz klò trè korozivite, ki manje ale nan elektwòd yo ak katalis. Sa a anjeneral lakòz elektwolizè echwe nan jis èdtan lè yo nòmalman ka opere pou ane.

Idwojèn se yon pwodui chimik versatile ki itilize pou pwodiksyon anpil pwodwi, ki gen ladan angrè. Idwojèn se tou yon eleman kle nan teknoloji selil gaz, ki ekipe elektrisite ki pwodui nan sous enèji renouvlab men tanzantan tankou solè ak van. Pifò nan idwojèn ki pwodui atravè lemond soti nan yon pwosesis kote metàn ekspoze a chalè ak vapè pou bay idwojèn.

Idwojèn ka pwodui tou nan elektwoliz dlo, ki itilize elektrisite pou divize molekil dlo an idwojèn ak oksijèn ki mache ak sous renouvlab tankou solè ak van. Men, gen yon trape. Elektwoliz mande pou dlo trè pwòp ki te deyonize, sa vle di tout enpurte yo, mineral yo, ak patikil elektwonikman chaje yo dwe premye retire. Pwosesis konvansyonèl pou pirifye dlo mande ekipman chè epi yo ka lakòz pèt enèji.

Chèchè nan Depatman Sante Anviwònman ak Jeni Inivèsite Johns Hopkins, an kolaborasyon ak Penn State University, te jwenn yon fason pou itilize dlo lanmè kòm yon sous dirèk idwojèn, san yo pa bezwen desalinasyon preliminè. Rezilta yo parèt nan Environmental Science & Technology.

"Nou te jwenn ke nou ka sèvi ak mens fim konpoze manbràn, ki yo te itilize pou pirifye dlo sale, nan elektwolizè dlo, divize dlo a nan gaz idwojèn ak oksijèn, pandan y ap evite pwodwi gaz klò danjere, ki rive ak lòt kalite manbràn."
Nan etid yo, Rossi ak kòlèg yo teste mens fim konpoze manbràn dirèkteman nan elektwolizè a - yon aparèy ki sèvi ak elektrisite fann dlo nan idwojèn ak oksijèn-akonpli nan yon sèl etap tou de pirifikasyon dlo ak pwodiksyon idwojèn. Yo te jwenn ke mikwostrikti pore materyèl la pèmèt sèlman ti pwoton ak iyon idroksid imigre atravè manbràn an, rejte enpurte ak lòt iyon ki ka pwodwi reyaksyon endezirab. Chèchè yo di ke nouvo apwòch sa a ta ka ranplase sistèm konvansyonèl yo, kote manbràn echanj iyon chè yo itilize nan konbinezon ak manje dlo ultrapure.

"Manbràn desalination dlo bon mache kapab yon altènativ a pi chè manbràn ki baze sou polymère epi yo ka itilize pou pwodiksyon idwojèn nan sous dlo ki ba-klas tankou dlo lanmè," te di Rossi. "Rezilta a se yon pwosesis pwodiksyon idwojèn efikas ki soti nan sous enèji renouvlab ki elimine bezwen pou pirifye dlo."

Li te note ke dlo lanmè se defi pou itilize nan elektwolizè paske nan gwo Salinite li yo. Sepandan, li abondan epi li disponib nan kote tankou zòn kotyè yo, kote elektrisite renouvlab tankou solè ak van ka pwodwi, men kote gen yon ti disponiblite dlo fre. Nan kote sa yo, yo ka itilize lòt sous dlo ki ba tankou dlo ize olye dlo lanmè nan pwosesis sa a.

Ekip US National Science Foundation ki finanse entegre teknoloji pou pirifye dlo nan yon nouvo konsepsyon prèv-konsèp pou yon elektwolizè dlo lanmè, ki itilize yon kouran elektrik pou separe idwojèn ak oksijèn nan molekil dlo.

Dapre Bruce Logan, yon enjenyè anviwònman, nouvo metòd sa a pou "divize dlo lanmè" ta ka fè li pi fasil pou fè van ak enèji solè tounen yon gaz ki ka konsève ak pòtab.

"Idwojèn se yon gwo gaz, men ou dwe fè li," Logan te di. "Sèl fason dirab pou fè sa se sèvi ak enèji renouvlab ak pwodwi li nan dlo. Ou bezwen tou sèvi ak dlo ke moun pa vle sèvi ak pou lòt bagay, epi ki ta dwe dlo lanmè. Se konsa, Graal la apa pou pwodwi idwojèn. ta dwe konbine dlo lanmè a ak enèji van ak solè yo jwenn nan anviwònman kotyè ak lanmè."

Malgre abondans nan dlo lanmè, li pa souvan itilize pou divize dlo. Sòf si dlo a desaline anvan yo antre nan elektwolizè a, yon etap siplemantè chè, iyon yo klori nan dlo lanmè vire nan gaz klò toksik, ki degrade ekipman an ak koule nan anviwònman an.

Pou anpeche sa a, chèchè yo mete yon mens, manbràn semipermeable, orijinal devlope pou pirifye dlo nan pwosesis tretman osmoz inverse. Manbràn osmoz envès la ranplase manbràn echanj iyon ki souvan itilize nan elektwolizè.
"Lide a dèyè osmoz inverse se ke ou mete presyon vrèman wo sou dlo a epi pouse li nan manbràn nan epi kenbe iyon yo klori dèyè," Logan te di.

Atravè yon seri eksperyans ki te pibliye nan Energy & Environmental Science, chèchè yo teste de manbràn osmoz envès ki disponib nan komès ak de manbràn echanj kasyon, yon kalite manbràn echanj iyon ki pèmèt mouvman tout iyon ki chaje pozitivman nan sistèm nan.

Enèji pwòp se yon pi gwo priyorite pou peyi atravè lemond. Pandan ke pouvwa konvansyonèl depann sou konbistib fosil tankou chabon, gaz natirèl, ak lwil oliv, enèji pwòp vini nan divès fòm tankou solè, van, jewotèmal, idwoelektrik, ak byomass.

Idwojèn, tou, se yon opsyon depo enèji dirijan pou renouvlab e li ta ka ede diminye nivo segondè nan emisyon kabòn.
Rechèch aktyèl sijere ke elektwoliz dlo sale - pwosesis la nan divize dlo nan oksijèn ak idwojèn - se yon solisyon solid nan defi yo komen nan elektwoliz dlo dous. Elektwoliz dlo lanmè ka pwodui idwojèn dirab san yo pa vin pi grav mank dlo dous mondyal la.

Dapre Depatman Enèji Altènatif Done Sant done Etazini, idwojèn pi bon kalite se yon eleman abondan sou Latè ki montre gwo pwomès nan sipòte tranzisyon an nan enèji pwòp, dirab ak renouvlab.

Apre yo fin pwodui idwojèn, li ka jenere elektrisite nan yon selil gaz epi sèlman emèt vapè dlo ak lè cho. Paske idwojèn pa lage okenn gaz lakòz efè tèmik, oksid nitwojèn, idrokarbur, oswa lòt patikil, li pa afekte anviwònman an negatif.
Idwojèn gen lòt benefis ki pral ede kreye yon ekonomi enèji pwòp. Li se yon solisyon enèji optimal nan zòn tipikman difisil pou dekarbonize. Li ogmante fyab ak rezistans nan griy elektrik modèn lan. Li kapab tou amelyore sante piblik ak eta anviwònman an.

Anplis de sa, li ka ogmante kantite opòtinite travay ak sekirite enèji nan endistri mondyal yo. Li ka ede endistri transpò a vin pi dirab epi sipòte chanjman nan machin elektrik (EVs). Epi li ka kontribye nan ogmante revni ak ranfòse ekonomi mondyal la.

Youn nan defi ogmante pri ki asosye ak pwodwi idwojèn vèt se ke elektwolizè mande pou dlo ultrapur. Sa fè elèktroliz dlo sale tradisyonèl difisil paske anpil sous dlo yo plen ak kontaminan.
Malgre ke EPA a gen egzijans strik pou dlo akòz prezans plon, klò, ak bakteri, sa pa nesesèman vle di tout dlo pa gen kontaminan.

Elektwoliz dlo lanmè
Rechèch elektwoliz dlo lanmè te parèt nan kòmansman 19yèm syèk la. Malgre ke syantis yo te fè pwogrè nan pwodiksyon idwojèn, li pa janm jwenn traction oswa te vin tounen yon solisyon enèji solid. Nan 20yèm syèk la, yo te retire idwojèn sitou nan gaz natirèl epi yo te itilize pou machin, otobis, blimps, ak wokèt.

Pandan ke yo te itilize idwojèn sa a te posib, pwodiksyon li te entansif enèji ak kontribye nan emisyon kabòn, youn nan kòz prensipal chanjman nan klima. Anplis de sa, kèk vil filtre dechè solid minisipal ak teknoloji selil gaz idwojèn, ki pwodui idwojèn epi anpeche kontaminasyon ki sòti nan fatra nan rezèv dlo lokal yo.

Plizyè chèchè ak syantis ap devlope teknoloji avanse lè l sèvi avèk elektwoliz dlo lanmè pou evite defi sa yo. Si teknoloji sa yo travay byen, yo pral pwodwi idwojèn dirab san yo pa itilize resous dlo dous oswa kontribye nan emisyon kabòn.

Pwodwi yo vann nan tout rejyon yo nan Lachin ak ekspòte nan peyi atravè mond lan. Yo te vann nan plis pase 20 peyi ak rejyon ki gen ladan Etazini, Almay, Maròk, Kenya, Arabi Saoudit, Vyetnam, Aljeri, peyi Zend, Tanzani, ak Taiwan. Siksè bay antrepwiz byen koni tankou Lachin Aerospace, PetroChina, Lachin Nikleyè Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Elektwonik, Zheng Energy Group ak lòt byen li te ye antrepwiz. Gen anpil estasyon idwojèn idwojèn idwojèn vèt tankou Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming, elatriye bay pwojè vèt ak idwojèn.