Ученые из Стэнфордского университета разработали уникальный солнечный расщепитель воды, способный работать с морской водой в качестве сырья для производства водорода. Его создание значительно удешевит переход на "зеленую экономику", пишут ученые в журнале PNAS.
Расщепитель морской воды, созданный в Стэнфордском университете
"Вполне очевидно, что мы не сможем перевести всю экономику Земли на водородные рельсы, используя лишь дистиллированную и пресную воду. Нам едва ее хватает на другие нужды в Калифорнии. Наша технология позволяет решить эту проблему даже не с нуля, а примерно с 80-90%, заменив часть деталей в уже существующих расщепителях воды", — заявил Хун-цзе Дай, профессор химии из Стэнфорда (США).
За последние годы ученые создали множество расщепителей воды, которые разлагают молекулы воды на кислород и водород при помощи света или электрического тока, наиболее удачные версии только приближаются к коммерческой рентабельности. Кроме того, подобные катализаторы в большинстве случаев или разрушаются, или загрязняются при расщеплении воды, что вынуждает ученых разрабатывать далеко не бесплатные методики их регенерации.
Одной из главных проблем подобных устройств, как отмечает Дай, сегодня остается то, что для их работы нужна абсолютно чистая вода, лишенная каких-либо примесей. Это не позволяет использовать самый большой и доступный резервуар влаги – мировой океан, чьи воды содержат большое количество солей и других веществ, потенциально способных ускорить разрушение катализатора.
Главную опасность для подобных устройств, как отмечает стэнфордский химик, представляет хлор – его ионы быстро разрушают анод, положительно заряженный электрод расщепителя, соединяясь с кислородом и формируя агрессивную хлорноватистую кислоту. Эта реакция ускоряется при пропускании достаточно больших токов через устройство, из-за чего ни один подобный прибор не может работать с морской водой дольше 12 часов.
Дай и его коллеги обошли эту проблему, создав особый "слоеный" анод, состоящий из пористого ядра из чистого никеля и сложно устроенной оболочки, составленной из нескольких прослоек сульфида никеля и соединения никеля и ржавчины.
Каждый из них играет свою собственную роль – чистый металл служит источником и проводником электронов, которые использует, собственно, сам катализатор – комбинация гидрокиси никеля и железа. Сульфидная оболочка, в свою очередь, служит защитным слоем – при работе расщепителя на ее поверхности накапливается отрицательный заряд, не позволяющий ионам хлора проникнуть в центр анода.
Как показали первые эксперименты, подобный электрод оказался практически вечным – он проработал более тысячи часов без видимых повреждений, при этом пропуская через себя в десять раз больше тока, чем удавалось достичь ученым в ходе других экспериментов.
Для его работы, по словам ученых, можно использовать относительно маломощные источники электричества, в том числе и солнечные батареи, достигая достаточно внушительного КПД в 11%. Для проверки этого гаджета ученые использовали как лабораторные аналоги морской воды, так и реальные образцы влаги из залива Сан-Франциско.
Это открывает дорогу для создания портативных генераторов топлива, работающих автономно, и систем жизнеобеспечения для подводных лодок и батискафов, извлекающих кислород из окружающей среды.
Источник: РИА Новости
