새로운 혁신적인 시스템으로 바닷물을 연료로 바꿀 수 있습니다

Mar 14, 2023

작성자: SLAC National Accelerator Laboratory 2023년 5월 30일

바닷물을 수소 가스로 변환하는 팀의 양극성 막 시스템을 표현한 것입니다. 출처: Nina Fujikawa/SLAC 국립 가속기 연구소

수소, 산소, 나트륨 등을 포함한 바닷물의 원소 혼합물은 지구상의 생명체에 필수적입니다. 그러나 이러한 복잡한 화학적 구성은 지속 가능한 에너지 응용을 위해 수소 가스를 분리하려고 할 때 문제를 야기합니다.

최근 에너지부 산하 SLAC 국립 가속기 연구소, 스탠포드 대학교, 오레곤 대학교, 맨체스터 메트로폴리탄 대학교의 과학자 팀이 바다에서 수소를 추출하는 방법을 발견했습니다. 그들은 이중막 시스템과 전기를 통해 바닷물을 유입시켜 이를 달성합니다.

그들의 혁신적인 설계는 다량의 유해한 부산물을 생성하지 않고 수소 가스를 생성하는 데 성공한 것으로 입증되었습니다. 최근 Joule 저널에 발표된 연구 결과는 저탄소 연료 생산을 위한 노력을 발전시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

SLAC-스탠포드 산하 SUNCAT 인터페이스 과학 및 촉매 센터의 부과학자인 Adam Nielander는 "오늘날 많은 물-수소 시스템은 단층 또는 단층 막을 사용하려고 합니다. 우리의 연구는 두 개의 층을 하나로 합쳤습니다."라고 말했습니다. 공동 연구소. "이러한 막 구조를 통해 우리는 실험에서 바닷물의 이온이 이동하는 방식을 제어할 수 있었습니다."

수소 가스는 현재 연료 전지 전기 자동차를 운행하고 장기 에너지 저장 옵션(몇 주, 몇 달 또는 그 이상 동안 에너지를 저장하는 데 적합한 옵션)으로 사용되는 등 다양한 방법으로 사용되는 저탄소 연료입니다. 그리드.

수소 가스를 만들려는 많은 시도는 담수 또는 담수에서 시작되지만 이러한 방법은 비용이 많이 들고 에너지 집약적일 수 있습니다. 처리된 물은 화학 원소나 분자 등 떠다니는 물질이 적기 때문에 작업하기가 더 쉽습니다. 그러나 물을 정화하는 데는 비용이 많이 들고 에너지가 필요하며 장치가 복잡해진다고 연구진은 말했습니다. 또 다른 옵션인 천연 담수에는 지구상에서 더욱 제한된 자원일 뿐만 아니라 현대 기술에 문제가 되는 많은 불순물이 포함되어 있다고 그들은 말했습니다.

바닷물을 다루기 위해 팀은 양극성 또는 2층 멤브레인 시스템을 구현하고 전기를 사용하여 이온 또는 하전된 원소를 구동하여 원하는 반응을 실행하는 방법인 전기분해를 사용하여 테스트했습니다. SLAC 및 스탠포드 박사후 연구원인 Joseph Perryman은 “그들은 해수 시스템에 가장 유해한 요소인 염화물을 제어하는 ​​것부터 설계를 시작했습니다.”라고 말했습니다.

"There are many reactive speciesA species is a group of living organisms that share a set of common characteristics and are able to breed and produce fertile offspring. The concept of a species is important in biology as it is used to classify and organize the diversity of life. There are different ways to define a species, but the most widely accepted one is the biological species concept, which defines a species as a group of organisms that can interbreed and produce viable offspring in nature. This definition is widely used in evolutionary biology and ecology to identify and classify living organisms." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">페리만 교수는 “물에서 수소로의 반응을 방해할 수 있는 바닷물 속 화학종과 바닷물을 짜게 만드는 염화나트륨이 주범 중 하나”라며 “특히 양극에 닿아 산화되는 염화나트륨은 수명을 단축시킨다”고 말했다. 전기분해 시스템의 일부이며 염소 분자와 표백제를 포함하는 산화 생성물의 독성으로 인해 실제로 안전하지 않을 수 있습니다."

실험에서 양극성 막을 사용하면 수소 가스를 생성하는 데 필요한 조건에 접근할 수 있고 염화물이 반응 센터에 도달하는 것을 완화할 수 있습니다.

“우리는 이 염화물 반응을 멈추는 방법을 근본적으로 두 배로 늘리고 있습니다.”라고 Perryman은 말했습니다.