根據賓夕法尼亞大學的一組研究人員的說法，太陽能、風能和海洋的力量可能很快就會結合起來生產環保的氫燃料。 團隊將淨水技術融入新實驗項目 海水電解槽，它使用電流來分離水分子中的氫和氧。
根據 Kappa 環境工程教授和埃文·普格大學教授布魯斯·洛根的說法，這種“海水分解”的新方法可以促進風能和太陽能轉化為可儲存和便攜的燃料。
“氫是一種很好的燃料，但你必須得到它，”洛根說。 - 唯一可持續的方法是使用可再生能源並從水中生產。 您還需要使用人們不想用於其他目的的水，那就是海水。 因此，制氫的聖杯必須結合沿海和海洋環境中的海水、風能和太陽能。”
儘管海水豐富，但通常不用於水分離。 如果在將水送入電解槽之前沒有進行脫鹽——這是一個昂貴的額外步驟——海水中的氯離子會變成有毒的氯氣，從而破壞設備並滲入環境中。
為了防止這種情況，研究人員插入了一層薄的半透膜，最初設計用於在反滲透 (RO) 處理中淨化水。 反滲透膜取代了電解槽中常用的離子交換膜。
“反滲透背後的想法是你對水施加非常高的壓力，將其推過膜並將氯離子留在後面，”洛根說。
在電解槽中，海水不再推過反滲透膜，而是被它截留。 該膜用於分離兩個浸沒電極附近發生的反應——一個帶正電的陽極和一個帶負電的陰極——連接到外部電源。 當電源打開時，水分子開始在陽極分裂，釋放出稱為質子的微小氫離子並形成氧氣。 然後質子穿過膜並在陰極與電子結合形成氫氣。
安裝反滲透膜後，海水留在陰極側，氯離子太大，無法通過膜到達陽極，阻止了氯氣的形成。
但正如洛根指出的那樣，在水分解中，其他鹽被故意溶解在水中以使其具有導電性。 離子交換膜通過電荷過濾離子，允許鹽離子通過。 沒有反滲透膜。
由於較大離子的運動受到 RO 膜的限制，研究人員需要測試穿過孔的微小質子是否足以維持高電流。
在一系列實驗中，研究人員測試了兩種市售的反滲透膜和兩種陽離子交換膜，一種允許系統中所有帶正電離子運動的離子交換膜。 它們中的每一個都被測試了膜對離子運動的抵抗力。 還計算了完成反應所需的能量，監測了氣態氫和氧的形成，分析了與氯離子的相互作用和對膜的損害。
研究人員最近從美國國家科學基金會 (NSF) 獲得了 300 萬美元的資助，用於繼續研究海水電解。 洛根希望他們的研究將在減少全球二氧化碳排放方面發揮關鍵作用。
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