研究人员利用反渗透膜从水中去除盐分 将海水分解为燃料

盖世汽车讯据外媒报道，宾夕法尼亚州立大学的研究团队将水净化技术应用于海水电解槽的新概念验证设计中，利用电流分离水分子中的氢气和氧气。研究人员表示，太阳能（000591，guba）、风能和海洋能很快将结合起来生产清洁的氢燃料。

根据环境工程师Bruce Logan教授的说法，这种“海水分解”的新方法可以更容易地将风能和太阳能转化为可储存的便携式燃料。Logan说， “氢气是一种很好的燃料，但必须制造。实现这一目标的唯一可持续方法是使用可再生能源和水进行生产。你还需要使用人们不用于其他目的的水，即海水。因此，生产氢气的最佳方法是将海水与周围环境中的风能和太阳能相结合。尽管海水丰富不常用于水的分解。除非在进入电解槽之前进行脱盐，否则海水中的氯离子会转化为有的氯气，导致设备退化，并影响周围环境。为了防止这种情况，研究人员使用了一种薄的半透膜来代替电解池中常用的离子交换膜。这种膜最初是为了在反渗透处理过程中净化水而开发的。Logan说：“反渗透的目的是对水施加高压，然后推动水通过膜，留下氯离子。”在电解池中，海水不再被推动通过反渗透膜，而是被包含在膜内。两个浸入的电极通过外部电源连接，并且在两个电极附近发生的反应通过该膜分离。当电源接通时，水分子开始在负极分裂，释放出称为质子的微小氢离子并产生氧气。然后，质子穿过薄膜，与正极上的电子结合，形成氢气。插入反渗透膜后，海水留在正极，氯离子太大，无法通过膜到达负极，从而避免了氯气的产生。但Logan指出，在水的分解过程中，其他盐会故意溶解在水中，以提高导电性。离子交换膜通过电荷过滤离子，并允许盐离子通过。反渗透膜并非如此。反渗透膜防止盐的移动，在电路中产生电流的唯一方法是让水中的带电离子在两个电极之间移动。由于反渗透膜限制了较大离子的运动，研究人员需要观察是否有足够的小质子通过孔隙来维持高电流。洛根说：“我们必须证明，当两个电极之间有一层膜可以防止盐离子来回移动时，我们可以通过两个电极获得大量电流。”研究人员测试了两种市售的反渗透膜和两种阳离子交换膜，这两种膜允许所有带正电的离子在系统中移动。测试内容包括：膜对离子迁移的抵抗力、完成反应所需的能量、氢气和氧气的产生以及氯离子与膜降解之间的相互作用。与阳离子交换膜相比，一种类型的反渗透膜表现不佳，而另一种类型表现优异。研究人员仍在探索为什么这两种类型的反渗透膜之间存在如此大的差异。洛根说：“这个想法是可行的。然而，我们不确定为什么这两种膜的功能如此不同，这个问题需要解决。”研究人员将继续研究海水电解，并希望在减少全球二氧化碳排放方面发挥关键作用。洛根说：“世界正在寻找可再生氢气。例如，沙特阿拉伯计划投资50亿美元建造使用海水的氢气设施。他们必须对水进行脱盐，也许可以使用这种方法。”

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