Получать водород из морской воды сложнее, чем из пресной. Приходится принимать во внимание коррозию, многочисленные примеси и микроорганизмы. Необходимо иметь выход к морю и доступ к электроэнергии. Кроме того, есть фактор загрязнения океана отходами производства: солью и хлором, губительно действующими на морскую среду.
Над технологиями получения водорода из возобновляемых источников (так называемого «зеленого водорода») работают несколько коллективов ученых по всему миру. В том числе, исследователи из Мельбурнского королевского технологического университета, которые открыли метод получения водорода из соленой воды без выбросов хлора, обладающий высокой производительностью и низкой себестоимостью.
В основе изобретения — новый катализатор из слоев легированного азотом фосфида никеля-молибдена (NiMo3P). В каждом слое имеются относительно крупные (по наномасштабу) поры, повышающие каталитическую активность и перенос вещества, пишет New Atlas.
Легирование азотом, в свою очередь, служит сразу нескольким целям: повышает проводимость, оптимизирует электронную плотность и поверхностную химию, создает новые активные зоны для катализа воды в слоях. Электроотрицательные свойства, которые возникают, когда азот связывается с металлами на поверхности, помогает предотвратить нежелательный контакт ионов и молекул с поверхностью катализатора. А присутствие ионов фосфатов, сульфатов, нитратов и гидроксилов на поверхности блокирует хлор и предотвращает коррозию.
В ходе испытаний катализатор показал свою выдающуюся производительность и полностью подавил возникновение хлора. Показатели реакции выделения водорода составили 23 и 35 мВ на 10 мА см-2 в щелочных электролитах и морской воде, соответственно. Кроме того, для полного расщепления воды требуется всего 1,52 и 1,55 В, чтобы достичь 10 мА см-2 в щелочных электролитах и морской воде.
Эти результаты показывают, что водород можно дешево вырабатывать из соленой воды, регулируя структуру и состав двухмерных материалов. Для работы катализатору требуется мало энергии и обычная комнатная температура. Технология производства таких материалов простая и масштабируемая, утверждают авторы изобретения.
Излишки генерации энергии из возобновляемых источников подтолкнул правительство Южной Австралии к строительству самой крупной в мире станции электролиза водорода, мощностью 250 МВт. Избыточная энергия будет превращаться в водород и храниться, вероятнее всего, в виде аммиака, а в зимние месяцы конвертироваться обратно в энергию.
