Появилась технология превращения морской воды в водородное топливо для автомобилей
Новый метод извлекает водород из морской воды через систему двойных мембран с использованием электричества. При этом производится газообразный водород без большого количества вредных побочных продуктов.
Автомобили с водородными топливными элементами питаются сжатым водородным газом. Топливные элементы не сжигают этот газ. Вместо этого элементы преобразуют химическую энергию топлива в электроэнергию, которая затем питает электродвигатели автомобиля. Единственным побочным продуктом является чистая вода с нулевыми выбросами в атмосферу.
«Многие современные системы превращения воды в водород пытаются использовать монослойную или однослойную мембрану. Наше исследование позволило объединить два слоя», — сказал Адам Ниландер, младший научный сотрудник Центра SUNCAT по изучению интерфейсов и катализа, совместного института SLAC и Стэнфорда, согласно пресс-релизу от 11 апреля.
«Эти мембранные архитектуры позволили нам контролировать движение ионов в морской воде в нашем эксперименте», — добавил он. Результаты исследования были опубликованы в журнале Joule 11 апреля.
Система двойной мембраны
Исследователи протестировали свою двойную мембранную систему с помощью электролиза — метода, который использует электричество для возбуждения ионов для запуска желаемой реакции. По словам Джозефа Перримана, исследователя SLAC и Стэнфордского университета, самым вредным элементом для системы морской воды является хлорид.
«В морской воде есть много реактивных частиц, которые могут мешать реакции превращения воды в водород, и хлорид натрия, который делает морскую воду солёной, является одним из главных виновников», — сказал он.
«В частности хлорид, который попадает на анод и окисляется, сократит срок службы системы электролиза и может стать небезопасным из-за токсичной природы продуктов окисления, которые включают молекулярный хлор и хлорные отбеливатели».
Биполярная мембрана позволяет генерировать газообразный водород, ограничивая при этом количество хлорида, попадающего в реакционный центр.
По словам Даниэлы Марин, аспирантки Стэнфорда в области химической инженерии и соавтора исследования, существует также интерес к использованию электролиза для получения кислорода. В их эксперименте было показано, что биполярная мембрана также производит кислород.
Водородные топливные элементы против электричества
Водородные топливные элементы обычно превосходят литиевые батареи, когда речь идёт о ёмкости накопления энергии, что даёт им большое преимущество с точки зрения дальности хода автомобиля. Топливные элементы также могут иметь более длительный срок службы.
Крупнейшим автопроизводителем, ориентированным на технологию водородного топлива, является Toyota, которой принадлежит более 5 тыс. патентов, связанных с этой технологией. Компания запустила свой электромобиль Mirai на водородных топливных элементах в Северной Америке в 2015 году. Однако объёмы продаж автомобиля оказались неутешительными: к январю 2022 года было продано менее 10 000 единиц.
Генеральный директор Tesla Илон Маск отверг технологию транспортных средств на водородных топливных элементах, но Toyota настаивает на том, что топливные элементы являются жизнеспособным вариантом и что это позволяет рынку оставаться разнообразным. Многие существующие автомобили также могут быть переоборудованы для использования водородных топливных элементов, что позволит владельцам сохранить свои автомобили.
В декабре АкиоТойода, президент ToyotaMotorCorp., в беседе с журналистами во время визита в Таиланд раскритиковал автопроизводителей, продвигающих программу «только электричество», заявив, что они не отражают реалии рынка.
«Люди, занятые в автомобильной промышленности, в основном представляют собой молчаливое большинство… Это молчаливое большинство задаётся вопросом, действительно ли электромобили хороши в качестве единственного варианта», — сказал он.
«Но они считают это тенденцией, поэтому не могут громко заявить об этом… Поскольку правильный ответ всё ещё неясен, мы не должны ограничивать себя только одним вариантом».