Китайские ученые создали установку, которая одновременно производит водород и пресную воду из морской воды, а также позволяет извлекать из нее уран и бром. Система использует энергию эффективнее традиционных установок примерно на 15%.
Производство водорода непосредственно из морской воды сталкивается с несколькими проблемами. При электролизе содержащиеся в морской воде хлорид-ионы могут вызывать коррозию электродов, а соединения кальция и магния — образовывать отложения и снижать эффективность установки.
Поэтому обычно морскую воду сначала опресняют, а затем используют полученную пресную воду для электролиза. Однако такой подход требует дополнительного оборудования и значительного количества энергии.
Китайские ученые решили использовать тепло, которое обычно теряется во время электролиза. В существующих промышленных системах при рабочей температуре около 80–90 градусов до 30% электроэнергии превращается в низкокачественное избыточное тепло. Обычно его просто отводят через системы охлаждения.
В новой установке это тепло направляют непосредственно на опреснение. Оно поступает в вакуумную дистилляционную башню, где морская вода испаряется уже при температуре около 40–50 градусов. После конденсации пара получается пресная вода, которую затем можно использовать для производства водорода.
Ученые построили установку мощностью 250 кВт, которая способна производить около 380 тысяч стандартных кубометров водорода в год с чистотой 99,9999% и одновременно получать 256 тонн пресной воды.
Оставшийся после опреснения концентрированный раствор также можно использовать для извлечения других веществ, система позволяет получать из него уран и бром в несколько этапов.
В испытаниях установка стабильно работала в течение 40 дней с ежедневными запусками и остановками, при этом заметного снижения производительности не наблюдалось. По сравнению с традиционным щелочным электролизом исследователи зафиксировали повышение эффективности использования электроэнергии на 14,4%.
Авторы считают, что такой подход может сделать производство водорода из морской воды экономически более привлекательным. В дальнейшем они планируют улучшать катализаторы, эффективнее использовать тепло электролиза и применять ИИ для оптимизации работы установки.
Читайте также:
В Новосибирске разработали приборы вакуумной микроэлектроники для работы в экстремальных условиях
Создана беспроводная зарядка для электромобилей с эффективностью 98,51%
Найден способ улучшить свойства углерода для аккумуляторных анодов