Forschern ist es gelungen, Meerwasser ohne Vorbehandlung aufzuspalten, um grünen Wasserstoff herzustellen.
Das internationale Team wurde von Professor Shizhang Qiao von der University of Adelaide und Associate Professor Yao Zheng von der School of Chemical Engineering geleitet.
„Wir haben natürliches Meerwasser mit nahezu 100-prozentiger Effizienz in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten, um grünen Wasserstoff durch Elektrolyse herzustellen, wobei wir einen unedlen und billigen Katalysator in einem kommerziellen Elektrolyseur verwenden“, sagte Professor Qiao.
Ein typischer unedler Katalysator ist Kobaltoxid mit Chromoxid auf seiner Oberfläche.
„Wir haben Meerwasser als Ausgangsmaterial verwendet, ohne dass Vorbehandlungsprozesse wie Verödung, Reinigung oder Alkalisierung durch Umkehrosmose erforderlich waren“, sagte außerordentlicher Professor Zheng.
„Die Leistung eines kommerziellen Elektrolyseurs mit unseren in Meerwasser betriebenen Katalysatoren kommt der Leistung von Platin/Iridium-Katalysatoren nahe, die in einem Ausgangsmaterial aus hochreinem entionisiertem Wasser betrieben werden.
Das Team veröffentlichte seine Forschungsergebnisse in der Zeitschrift Energie der Natur.
„Gegenwärtige Elektrolyseure werden mit hochreinem Wasserelektrolyt betrieben. Die steigende Nachfrage nach Wasserstoff, um die durch fossile Brennstoffe erzeugte Energie teilweise oder vollständig zu ersetzen, wird die Knappheit der zunehmend begrenzten Süßwasserressourcen erheblich erhöhen“, sagte außerordentlicher Professor Zheng.
Meerwasser ist eine nahezu unerschöpfliche Ressource und gilt als natürlicher Ausgangselektrolyt. Dies ist praktischer für Regionen mit langen Küsten und reichlich Sonnenlicht. Es ist jedoch nicht praktikabel für Regionen, in denen Meerwasser knapp ist.
Die Meerwasserelektrolyse befindet sich im Vergleich zur Reinwasserelektrolyse aufgrund von Elektrodennebenreaktionen und Korrosion, die sich aus der Komplexität der Verwendung von Meerwasser ergibt, noch in der frühen Entwicklung.
„Es ist immer notwendig, verunreinigtes Wasser auf ein Wasserreinheitsniveau für herkömmliche Elektrolyseure, einschließlich Entsalzung und Entionisierung, zu behandeln, was die Betriebs- und Wartungskosten der Prozesse erhöht“, sagte außerordentlicher Professor Zheng.
„Unsere Arbeit bietet eine Lösung zur direkten Nutzung von Meerwasser ohne Vorbehandlungssysteme und Alkalizugabe, die eine ähnliche Leistung wie die bestehenden Reinwasser-Elektrolyseure auf Metallbasis zeigt.“
Das Team wird daran arbeiten, das System durch die Verwendung eines größeren Elektrolyseurs zu vergrößern, damit es in kommerziellen Prozessen wie der Wasserstofferzeugung für Brennstoffzellen und der Ammoniaksynthese verwendet werden kann.
Mehr Informationen:
Jiaxin Guo et al, Direkte Meerwasserelektrolyse durch Anpassen der lokalen Reaktionsumgebung eines Katalysators, Energie der Natur (2023). DOI: 10.1038/s41560-023-01195-x