隨著可再生能源價格的下降，人們越來越有興趣尋找經濟節約的方法。 電池可以應對短期的產量激增，但可能無法應對電力生產的長期短缺或季節性變化。 氫氣是正在考慮的幾種選擇之一，它有可能在可再生能源高生產力時期之間充當長期橋樑。
但氫有其自身的問題。 從能量的角度來看，通過分解水獲得它的效率非常低，而且很難長期儲存。 大多數制氫催化劑也最適用於乾淨的水——不一定是現成的那種，因為氣候變化增加了乾旱的強度。
中國的一組研究人員開發了一種可以從海水中製氫的裝置——事實上，它需要在海水中才能使裝置工作。 任何了解大多數防水服裝工作原理的人都會熟悉他工作背後的關鍵概念。
防水、透氣的衣服依賴於具有精心構造的孔隙的膜。 膜由排斥水的材料製成。 它有孔隙，但它們太小而無法讓液態水通過。 但它們足夠大，單個水分子可以通過它們。 結果，衣服外面的所有水都留在那裡，但是蒸發的里面的汗水仍然會流過織物並流到外面的世界。 結果，織物會呼吸。
這種膜對於新設備的功能至關重要。 它不會讓液態水通過膜，但會讓水蒸氣通過。 最大的區別在於液態水位於膜的兩側。
外部 - 含有標準鹽分的海水。 裡面是一種單一鹽的濃縮溶液——在這種情況下是氫氧化鉀 (KOH)——它與產生氫氣的電解過程兼容。 浸入 KOH 溶液中的是一組電極，可在分離器兩側產生氫氣和氧氣，從而保持氣流清潔。
設備開始工作後會發生什麼？ 當設備內的水分解產生氫氣和氧氣時，降低的水位會增加苛性鹽溶液的濃度（最初比海水濃度高得多）。 這使得使水通過海水膜稀釋 KOH 變得節能。 而且，由於孔隙，這是可能的，但前提是水以蒸汽的形式移動。
因此，在膜內，水會在短時間內保持蒸汽狀態，然後一進入設備就會迅速變成液體。 海水中包含的所有復雜鹽類混合物都保留在膜外，並且源源不斷的淡水流被提供給將其分開的電極。 重要的是，所有這一切都在不使用通常用於海水淡化的能源的情況下發生，從而使整個過程比處理用於標準電解槽的水更節能。
原則上，這一切聽起來不錯，但它真的有效嗎？ 為了找出答案，該團隊組裝了該設備並在深圳灣（香港和澳門以北的一個海灣）的海水中進行了測試。 從幾乎所有合理的衡量標準來看，它都表現良好。
它甚至在使用 3200 小時後仍能保持性能，使用後的膜電子顯微鏡顯示，在此階段孔隙保持暢通。 用於該系統的 KOH 並不完全純淨，因此它含有少量海水中的離子。 但這些水平並沒有隨著時間的推移而增加，證實該系統不允許海水進入電解室。 在能源消耗方面，該系統使用的與標準電解槽大致相同，證實水處理不需要任何能源消耗。
KOH 溶液也是自平衡的，如果內部溶液太稀，水擴散到設備中的速度會減慢。 如果濃度太高，電解效率會下降，因此水的去除速度會減慢。
作者估計他們的設備可以在深達 75 米的海水壓力下運行。然而，這些深度的溫度可能是有限的，因為水在 30°C 時通過膜的擴散速率是 0°C 時的六倍攝氏度。
即使有所有這些好消息，仍有機會提高績效。 KOH 以外的各種鹽都可以，有些可能效果更好。 研究人員還發現，將 KOH 摻入電極周圍的水凝膠中會增加氫氣的產生。 最後，改變水分解中使用的電極的材料或結構可能會進一步加快這一過程。
最後，該團隊表示，它可能不僅僅用於製氫。 他們沒有使用海水，而是將其中一個設備浸入鋰的稀釋溶液中，發現在運行 200 小時後，由於水進入設備，鋰的濃度增加了 40 多倍。 還有許多其他情況，例如受污染水的處理，這種集中能力可以發揮作用。
這並不能解決與使用氫作為能量儲存相關的所有問題。 但它肯定有可能讓我們從這些問題列表中刪除“對清潔水的需求”。
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