Нов тип двойна мембрана директно превръща морската вода във водород

Морската вода е съставена от водород, кислород, натрий и други елементи, които са от съществено значение за живота на Земята, но те също така затрудняват извличането на газообразния водород, който може да се използва като източник на чиста енергия. Учени от САЩ и Обединеното кралство са открили начин за извличане на водород от океана с помощта на двойна мембрана и електричество, при това без да има много странични продукти. Иновативната конструкция е доказала своята ефективност при тестовете.

В много съвременни системи за преобразуването на водата във водород се използват едномолекулни или еднослойни мембрани. Експерти от Националната ускорителна лаборатория, Станфордския университет, Орегонския държавен университет и Манчестърския университет са разработили нова мембранна архитектура, която дава възможност да се контролира движението на йоните в морската вода, съобщава изданието EurekAlert.

Водородът е вид нисковъглеродно гориво, което може да се използва в сухопътния, морския и въздушния транспорт, както и за дългосрочно съхранение на излишъците от енергия. Редица изследователски екипи търсят варианти за производство на водород от прясна или обезсолена вода, с която е по-лесно да се работи, но пречистването на водата е скъпо и енергоемко, а запасите от питейна вода на планетата са ограничени.

За да получат водород директно от морската вода, учените са разработили биполярна или двуслойна мембранна система и са я тествали чрез електролиза – процес, при който йоните под въздействието на електричеството взаимодействат по желания начин. Така новият метод е тестван върху най-вредния елемент в морската вода – хлорида. Натриевият хлорид не само придава на водата солен вкус, но и става опасен поради токсичността на продуктите на окисление, а и съкращава живота на различните системи за електролиза.

Идеалната от научна гледна точка мембрана има три основни функции: отделя водорода и кислорода от морската вода; улеснява движението изключително на водородните и хидроксидните йони, но пречи на другите йони на морската вода; и помага за предотвратяването на нежелани реакции. Постигането на трите цели е трудно, но изследователският екип си е поставил за цел да направи точно това.

По време на експеримента двуполюсната мембрана осигурява условията, необходими за производството на водород, и предотвратява навлизането на хлорид в реакционния център. Учените подчертават, че са удвоили защитата на своята система срещу това вещество.

Протоните, преминаващи през един от слоевете на мембраната, взаимодействат с отрицателно заредения електрод. Втората мембрана пропуска само отрицателните йони. Като допълнителна защита единият от слоевете съдържа отрицателно заредена група, която не позволява на другите нежелани йони, като например на хлорида, да навлязат в непозволени места.

Новата мембрана се оказа изключително ефективна при тестовете, като блокира почти всички йонни хлориди, без да произвежда отровни странични продукти като избелващи вещества и хлор. В бъдеще изобретателите планират да открият по-достъпни материали за направата на подобни мембрани.