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May 26, 2023

ダブルを使って海水から直接水素を作る

2023 年 5 月 24 日 by David Krause 海水から水素を製造できますか? 標準的な方法では水を精製する必要がありますが、これには費用がかかり、装置も複雑になります。 デヴィッド・クラウス

2023 年 5 月 24 日、デイヴィッド・クラウス著

海水から水素を作ることはできるのでしょうか？ 標準的な方法では水を精製する必要がありますが、これには費用がかかり、装置も複雑になります。スタンフォード大学 SLAC 国立加速器研究所の David Krause 氏そこでは、電気分解と海水に直接二重膜をかけて塩化物を分離し、水素と水酸化物を分離します。 。 システム漂白剤や塩素などの有毒な副生成物を生成せずに動作します。 。 システムをスケールアップしやすくするために、研究者らは、より豊富で採掘が容易な材料を使用して電極と膜を構築する計画 。 学んだ教訓により、酸素などの他のガスを隔離するためのより強力な膜を設計できる可能性もあります。

海水には水素、酸素、ナトリウム、その他の元素が混合されており、地球上の生命にとって不可欠なものとなっています。 でもそれも同じ複雑な化学のせいで水素ガスの抽出が困難になっているクリーンエネルギー利用のために。

現在、エネルギー省の SLAC 国立加速器研究所とスタンフォード大学の研究者は、オレゴン大学とマンチェスターメトロポリタン大学の共同研究者とともに、二重膜システムと電気を通して海水を注ぎ込み、海から水素を取り出す 。 彼らの革新的な設計は、水素ガスの生成に成功したことが証明されました。有害な副産物を大量に生成することなく 。 彼らの研究の結果、ジュール誌に掲載されました、低炭素燃料を生産する取り組みを前進させるのに役立つ可能性があります。

「今日の多くの水から水素へのシステムでは、単層膜または単層膜の使用が試みられています。 私たちの研究は 2 つの層を統合しました」と、SLAC とスタンフォードの共同研究所である SUNCAT 界面科学・触媒センターの准研究員であるアダム・ニーランダー氏は述べています。 「これらの膜構造により、海水中のイオンの移動方法を制御できるようになりました。私たちの実験では。」

水素ガスは現在、燃料電池電気自動車の走行や、電力網向けの長期エネルギー貯蔵オプション（数週間、数か月、またはそれ以上のエネルギーを貯蔵するのに適したもの）など、さまざまな方法で使用されている低炭素燃料です。 。

水素ガスを製造する多くの試みは、淡水または脱塩水から始まります。 , しかし、これらの方法は費用がかかり、エネルギーを大量に消費する可能性があります。 処理水は、浮遊する化学元素や分子が少ないため、取り扱いが容易です。 しかし、水の浄化には費用がかかり、エネルギーが必要で、装置が複雑になると研究者らは述べた。 もう一つの選択肢である天然の淡水には、地球上の資源がより限られていることに加えて、現代の技術にとって問題となる不純物が多数含まれていると彼らは述べた。

海水を扱うために、チームは双極、つまり 2 層の膜システムを実装し、それを次の方法でテストしました。電解 、電気を使用してイオン、つまり荷電元素を駆動し、目的の反応を実行する方法。 彼らがデザインを始めたのは、海水系にとって最も有害な元素である塩化物を制御する– SLACおよびスタンフォード大学博士研究員ジョセフ・ペリーマン氏はこう述べています。

海水を水素ガスに変換するチームの双極膜システムの図 / 画像: Nina Fujikawa/SLAC National Accelerator Laboratory

「海水には、水から水素への反応を妨げる可能性のある反応種が多数存在し、海水を塩辛くする主な原因の1つは塩化ナトリウムです」とペリーマン氏は述べた。 "特に、塩化物が陽極に到達して酸化すると、電解システムの寿命が短くなります。実際に危険になる可能性があります有毒分子状塩素や漂白剤を含む酸化生成物の性質。」

実験の双極膜は、水素ガスの生成に必要な条件へのアクセスを可能にし、塩化物が反応中心に到達するのを軽減します。