Apa produksi hidrogen saka banyu segara? Kenapa perhatian banget? Apa kangelan teknis?

Napa sukses uji coba produksi hidrogen kanthi elektrolisis langsung banyu laut wis narik kawigaten? Carane angel iku? Apa kangelan teknis sing kudu diatasi kanggo ngasilake hidrogen kanthi elektrolisis banyu laut?

01

Produksi hidrogen saka banyu segara

Produksi hidrogen kanthi elektrolisis banyu dianggep minangka teknologi persiapan hidrogen ijo sing penting banget. Saiki, teknologi elektrolisis banyu komersial nggunakake banyu seger minangka elektrolit. Kaya sing wis dingerteni, sumber daya banyu tawar global banget winates, kanthi aplikasi hidroelektrik skala gedhe kanggo ngasilake hidrogen, sing mesthi nambah kekurangan sumber daya banyu seger. Ing kontras, banyu segara sugih ing sumber daya, sing nuwuhake gagasan "produksi hidrogen banyu laut".

Ora kaya banyu tawar, sing 96,5 persen saka total volume banyu ing bumi, banyu segara nduweni komposisi kompleks sing nglibatake luwih saka 90 bahan kimia lan unsur. Akeh ion, mikroorganisme lan partikel sing ana ing banyu laut bisa nyebabake masalah kayata kompetisi reaksi samping, inaktivasi katalis lan penyumbatan diafragma sajrone produksi hidrogen.

Kanggo tujuan iki, teknologi produksi hidrogen nggunakake banyu segara minangka bahan mentah wis mbentuk rong rute sing beda. Kaping pisanan, produksi hidrogen langsung saka banyu segara, yaiku, adhedhasar banyu segara alami, utamane diprodhuksi dening elektrolisis utawa fotolisis. Kapindho, produksi hidrogen banyu laut ora langsung yaiku kanggo desalinate lan mbusak impurities saka banyu segara, desalinate banyu segara kanggo mbentuk banyu seger kemurnian dhuwur pisanan, lan banjur gawé hidrogen.

02

Loro kaluwihan utama

Platform produksi hidrogen lepas pantai bisa digunakake minangka panyimpenan energi utawa situs produksi jangka panjang kanggo bahan kimia sing apik, saéngga energi ijo bisa digabung kanthi rapet karo sistem produksi kimia.

Platform produksi hidrogen lepas pantai bisa ngatasi masalah konsumsi listrik sing bisa dianyari Laut sing adoh, lan panggunaan listrik sing bisa dianyari kanggo ngasilake hidrogen lan amonia ijo ing papan kasebut bisa dadi cara aplikasi utama kanggo energi sing bisa dianyari Laut sing adoh banget ing wilayah kasebut. mangsa.

03

Kesulitan teknis

Kesulitan teknis 1: Akeh impurities ing banyu segara mengaruhi kedadeyan evolusi hidrogen katoda

Ing proses banyu elektrolitik, H2 diendap saka katoda, kanggo reaksi evolusi hidrogen katoda, masalah sing paling tantangan yaiku ana macem-macem kation larut ing banyu segara alami, kayata Na +, Mg2 +, Ca2 +, lan liya-liyane, saliyane, ana macem-macem bakteri, mikroorganisme lan partikel cilik.

Impurities iki bakal clog elektroda karo kemajuan saka banyu laut elektrolisis, lan banjur racun utawa akselerasi tuwa elektroda / katalis ing sistem elektrolitik, asil ing kekiatan miskin.

Kesulitan teknis 2: ion klorida nyebabake korosi anodik lan mengaruhi reaksi evolusi oksigen anodik

Ing proses elektrolisis banyu, O2 biasane endapan saka anoda. Nanging, anané akeh ion klorida (Cl-) ing banyu segara bakal nyebabake karat serius saka materi anoda, sing bakal nyebabake karusakan elektroda lan tegangan dhuwur, saéngga mungkasi reaksi evolusi oksigen sing efisien. Kajaba iku, konsentrasi ion klorida sing dhuwur uga bakal kedadeyan ing reaksi oksidasi klorin anoda, ngenggoni situs aktif katalis, saéngga nyuda efisiensi reaksi evolusi oksigen anoda.

Kesulitan teknis 3: Kompetisi antarane reaksi evolusi oksigen anodik lan reaksi klorinasi oksigen

Ing proses elektrolisis banyu laut, anoda bakal ngalami rong reaksi, yaiku: reaksi evolusi oksigen (OER) lan reaksi klorinasi oksigen (ClOR). Reaksi evolusi oksigen: 4OH-→O2+H2O+4e-; E0=1.23V (vs. RHE)

Reaksi oksidasi klorin: Cl-+2OH-→OCl-+H2O+2e-; E0=1.71V (vs. RHE)

Bisa dideleng yen E0 saka loro kasebut padha, sing bakal ngasilake hubungan kompetitif, sing mbatesi voltase kerja electrolyzer. Kajaba iku, reaksi ClOR lan pembentukan hipoklorit minangka reaksi rong elektron, lan reaksi ClOR luwih gampang ditindakake kanthi kinetik tinimbang reaksi papat elektron OER, mula overpotensial OER biasane diamati luwih dhuwur tinimbang ClOR.

04

Status riset

Saiki, produksi hidrogen saka banyu segara isih ana ing tahap awal riset lan tes, lan isih ngadhepi akeh tantangan, nanging riset lan pangembangan produksi hidrogen saka elektrolisis banyu laut wis nggawe sawetara kemajuan. Ing taun 2022, tim Akademisi Xie Heping nggawe terobosan asli ing bidang produksi hidrogen langsung saka banyu laut, lan kanthi inovatif nggawe prinsip anyar lan teknologi produksi hidrogen langsung saka banyu laut tanpa desalinasi sing didorong dening transisi fase lan migrasi. Ana akeh proyek demonstrasi produksi hidrogen banyu laut ing omah lan ing luar negeri, nanging isih dadi pilot skala cilik, lan akeh sing lagi dibangun utawa diusulake.

Sanajan produksi hidrogen kanthi elektrolisis banyu laut isih adoh saka tes cilik lan pilot nganti aplikasi sudhut industri pungkasan. Nanging, kita pitados bilih ing trek tingkat triliun energi hidrogen, yen teknologi iki pungkasanipun Applied, iku bakal ninggalake tinta paling jero ing dalan saka "decarbonization"!