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May 26, 2023

Fabriquer de l'hydrogène directement à partir de l'eau de mer en utilisant le double

24 mai 2023 par David Krause Peut-on produire de l'hydrogène à partir de l'eau de mer ? La méthode standard nécessite de purifier l’eau, ce qui est coûteux et ajoute de la complexité au dispositif. David Krause au

24 mai 2023 par David Krause

L’hydrogène peut-il être produit à partir de l’eau de mer ? La méthode standard nécessite de purifier l’eau, ce qui est coûteux et ajoute de la complexité au dispositif.David Krause au Laboratoire national des accélérateurs SLAC, Université de Stanfordy décrit de nouvelles recherches qui utilisentélectrolyse et double membrane directement sur l'eau de mer pour séparer les chlorures et isoler l'hydrogène et les hydroxydes . Le systèmefonctionne sans générer de sous-produits toxiques comme l’eau de Javel et le chlore . Pour faciliter la mise à l'échelle du système, les chercheursprévoir de construire les électrodes et les membranes avec des matériaux plus abondants et plus faciles à extraire . Les enseignements tirés pourraient également leur permettre de concevoir des membranes plus résistantes pour isoler d’autres gaz, comme l’oxygène.

Le mélange d’hydrogène, d’oxygène, de sodium et d’autres éléments de l’eau de mer la rend vitale à la vie sur Terre. Mais c'est pareilune chimie complexe a rendu difficile l’extraction de l’hydrogène gazeuxpour des utilisations d’énergie propre.

Aujourd'hui, des chercheurs du laboratoire national des accélérateurs SLAC du ministère de l'Énergie et de l'université de Stanford, en collaboration avec des collaborateurs de l'université de l'Oregon et de l'université métropolitaine de Manchester, ont trouvé un moyen deextraire l'hydrogène de l'océan en canalisant l'eau de mer à travers un système à double membrane et l'électricité . Leur conception innovante s'est avérée efficace pour générer de l'hydrogène gazeuxsans produire de grandes quantités de sous-produits nocifs . Les résultats de leur étude,publié dans Joule, pourrait contribuer à faire progresser les efforts visant à produire des carburants à faible teneur en carbone.

« De nombreux systèmes eau-hydrogène tentent aujourd’hui d’utiliser une membrane monocouche ou monocouche. Notre étude a réuni deux niveaux », a déclaré Adam Nielander, scientifique associé au SUNCAT Center for Interface Science and Catalysis, un institut commun SLAC-Stanford. "Ces architectures membranaires nous ont permis de contrôler la façon dont les ions présents dans l'eau de mer se déplaçaientdans notre expérience.

L'hydrogène gazeux est un carburant à faible teneur en carbone actuellement utilisé de nombreuses manières, par exemple pour faire fonctionner des véhicules électriques à pile à combustible et comme option de stockage d'énergie de longue durée (qui permet de stocker l'énergie pendant des semaines, des mois ou plus) pour les réseaux électriques. .

De nombreuses tentatives visant à produire de l'hydrogène gazeux commencent avec de l'eau douce ou dessalée. , mais ces méthodes peuvent être coûteuses et gourmandes en énergie. L’eau traitée est plus facile à travailler car elle contient moins de substances – éléments chimiques ou molécules – qui flottent. Cependant, purifier l'eau coûte cher, nécessite de l'énergie et ajoute de la complexité aux appareils, ont indiqué les chercheurs. Une autre option, l'eau douce naturelle, contient également un certain nombre d'impuretés qui posent problème pour la technologie moderne, en plus d'être une ressource plus limitée sur la planète, ont-ils expliqué.

Pour travailler avec l'eau de mer, l'équipe a mis en œuvre un système de membrane bipolaire ou à deux couches et l'a testé en utilisantélectrolyse , une méthode qui utilise l'électricité pour conduire des ions, ou des éléments chargés, afin d'exécuter une réaction souhaitée. Ils ont commencé leur conception parcontrôler l’élément le plus nocif pour le système d’eau de mer – le chlorure– a déclaré Joseph Perryman, chercheur postdoctoral au SLAC et à Stanford.

Une représentation du système de membrane bipolaire de l'équipe qui convertit l'eau de mer en hydrogène gazeux / IMAGE : Nina Fujikawa/Laboratoire national des accélérateurs du SLAC

"Il existe de nombreuses espèces réactives dans l'eau de mer qui peuvent interférer avec la réaction eau-hydrogène, et le chlorure de sodium qui rend l'eau de mer salée est l'un des principaux responsables", a déclaré Perryman. "En particulier,le chlorure qui atteint l'anode et s'oxyde réduira la durée de vie d'un système d'électrolyseet peut en fait devenir dangereux en raison dutoxiquenature des produits d’oxydation qui comprennent le chlore moléculaire et l’eau de Javel.

La membrane bipolaire de l’expérience permet d’accéder aux conditions nécessaires pour produire de l’hydrogène gazeux et empêche le chlorure de pénétrer dans le centre de réaction.