Technologie op zonne-energie, zoals fotovoltaïsche (PV's), een aantal van de milieu-uitdagingen van onze tijd kunnen aanpakken, duurzame productie van elektrische energie mogelijk te maken in veel geografische gebieden, inclusief dorre of woestijngebieden. Veel droge gebieden bevinden zich in de buurt van een oceaan of zee, toch worden ze meestal getroffen door een gebrek aan schoon en zoet water.

Een schaarste aan sterk gezuiverd water, die nodig is om de meeste bestaande elektrolysers van stroom te voorzien, maakt het opslaan van intermitterende zonne-elektriciteit bijzonder problematisch. Electrolyzers zijn technologische hulpmiddelen die water kunnen scheiden, typisch gezuiverd water, in waterstof en zuurstof, door het gebruik van een anode en een kathode.

Om het gebruik van op zonne-energie en waterstof gebaseerde technologie mogelijk te maken in regio's met een gebrek aan beschikbaar schoon zoet water, onderzoekers hebben geprobeerd elektrolyzers te ontwikkelen die zout of onzuiver water direct kunnen splitsen, zonder voorafgaande zuivering. Waterstof die met deze elektrolysers wordt geproduceerd, zou dan ook over de hele wereld kunnen worden verscheept, de overgang naar een op waterstof gebaseerde energie-infrastructuur te vergemakkelijken.

In een paper gepubliceerd in Natuur Energie , onderzoekers van de National University of Ireland Galway, de Universiteit van Liverpool en de Technische Universiteit Berlijn hebben recente ontwikkelingen in materialen en katalysatoren onderzocht die elektrolyse met laagwaardig of zout water mogelijk zouden kunnen maken. Hun studie schetst ook enkele van de belangrijkste uitdagingen die gepaard gaan met het ontwerpen van deze elektrolysers, wijzen op benaderingen die kunnen helpen om deze problemen op te lossen.

"We zien nu de eerste potentiële kansen met betrekking tot de waarde van elektrolyse van zout water, waarbij waterstof uit Australië naar Japan wordt verscheept, "Peter Strasser, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde TechXplore. "Australische waterstof kan worden opgewekt met behulp van zonne-elektriciteit uit woestijngebieden, waar zoet water zeldzaam en kostbaar is. Een ander geval voor elektrolyse van zoute wateren komt voort uit offshore windparken in heel Europa, waar men ter plaatse waterstof kan genereren die aan de wal kan worden gepompt of kan worden gebruikt in tankstations op zee voor allerlei soorten watervoertuigen."

In hun krant Strasser en zijn collega's onderzochten alle wetenschappelijke studies die erin slaagden om zout water te elektrolyseren, gericht op degenen die katalysatormaterialen gebruiken. Hun beoordeling onderzocht specifiek de fysieke principes achter het functioneren van elektrolyzers die in het verleden werden voorgesteld, die vaak verschilden en toch hetzelfde eindresultaat gaven, evenals apparaatstabiliteit en energie-efficiëntie.

De review uitgevoerd door Strasser en zijn collega's belicht ook enkele van de uitdagingen die moeten worden overwonnen voordat de elektrolyse van onzuiver en zout water levensvatbaar wordt. Dit omvat het ontwerp en het gebruik van geschikte membranen, aangezien de meeste bestaande membraantechnologieën mogelijk niet in staat zijn om onzuiverheden te blokkeren.

"Als we dit op wereldschaal doordenken, het gebruik van zoet water om waterstof op te wekken is niet langer een haalbare optie, tenminste in droge gebieden waar de meeste goedkope zonne-elektriciteit wordt geproduceerd, " zei Strasser. "We hebben aangetoond dat de onderzoeksrichting van het ontwerpen van nieuwe selectieve katalysatoren (maar ook andere materiaalcomponenten zoals membranen) voor hoogwaardige zeewaterelektrolyzers een zeer belangrijke is, en het verdient meer aandacht."

Algemeen, Strasser en zijn collega's suggereren dat onderzoekers die elektrolyzers proberen te ontwikkelen die zout of onzuiver water kunnen splitsen, moeten proberen nieuwe katalysatormaterialen te identificeren die toepasbaar zijn op de grote verscheidenheid aan zeewatersamenstellingen die op aarde aanwezig zijn. Hun paper biedt waardevol inzicht dat de studie en ontwikkeling van innovatieve elektrolysetechnologieën zou kunnen informeren.

De onderzoekers geloven dat zoet water de meest waardevolle hulpbron op aarde is, en de waarde ervan zal in de toekomst waarschijnlijk alleen maar toenemen als gevolg van droogte, overstromingen en andere schadelijke effecten van klimaatverandering. In de komende jaren, water kan van levensbelang zijn, zowel voor het voortbestaan ​​van al het leven op aarde als voor de duurzame productie van elektrische energie. Elektrolyzers die zout of onzuiver water kunnen splitsen in zuurstof en waterstof zonder voorafgaande zuiveringsprocessen, kunnen dus een sleutelrol spelen bij het vergemakkelijken van de verschuiving naar een nieuwe, duurzamer, energie infrastructuur.

"We werken momenteel aan de ontwikkeling van zeewaterelektrolyzers samen met verschillende internationale bedrijven die gespecialiseerd zijn op dit gebied, "Zei Strasser. "Het algemene idee is om deze bedrijven te helpen leiders te worden in deze technologie."

© 2020 Wetenschap X Netwerk