Соленый водород: выгодно ли добывать топливо из морской воды?

Водород многие называют топливом будущего, а самый экологически чистый способ его добычи — электролиз. Для этого нужна вода. Много воды, причем пресной. Хотя в некоторых уголках Земли ее не хватает людям. Что уж говорить о производствах и транспорте. Расскажем, как предлагают решить эту проблему.
Чтобы получить 1 кг Н2 из воды, ее нужно около 10 литров. По подсчетам Международного агентства по возобновляемым источникам энергии, если водородная энергетика все же получит распространение, для электролиза понадобится примерно 25 млрд кубометров воды в год — столько приблизительно потребляет страна с населением в 62 млн человек, например Италия. В таком случае мир может столкнуться с дефицитом пресной воды.

Топливо будущего: когда водород заместит «грязные» нефть и газ?
ЧитатьС чем на Земле нет дефицита, так это с морской водой. Но для электролиза она не подходит. Точнее, подходит но с оговорками. Дело в том, что когда разряд тока проходит через соленую воду, ионы хлора в жидкости превращаются в газ, который разъедает электроды и катализаторы. Коррозия приводит к тому, что обычно работающий годами прибор выходит из строя в течение пары часов.
Решением этой проблемы сегодня занимается не одна группа ученых. Например, команда Насира Махмуда из мельбурнского RMIT University придумала покрывать электроды отрицательно заряженными сульфатами и фосфатами, которые отталкивают отрицательно заряженные ионы хлора. Они в течение двух месяцев тестировали свою разработку и не зафиксировали урона электродам. Их установка производит водород с той же скоростью, что и аналогичные промышленные пресноводные электролизеры.
Коллеги Махмуда из австралийского University of Adelaide в своей установке использовали специальную мембрану. В ней, в отличие от других электролизеров, вода расщеплялась на аноде, а не катоде. Ионы водорода, проходя через мембрану, которая пропускает только их, соединяются с электронами, образуя Н2. А электроды нанотехнологи защитили от деформации с помощью оксида хрома. Такой прокачанный аппарат активно расщеплял морскую воду без проблем в течение четырех суток, сообщили ученые в Nature Energy.
Успеха в этом направлении добились и китайские инженеры. Специалисты из Nanjing University of Technology закрыли электроды мембранами, которые пропускают только пар, получаемый из морской воды. Их установка без проблем проработала больше 133 дней, о чем нанкинские исследователи отчитались в Nature.

Эти достижения впечатляют, но стоило ли так трудиться, задается вопросом канадский химик из University of Calgary Мд Кибрия. По его словам, вместо того чтобы подгонять аппараты под морскую воду, проще и дешевле опреснить ее в специальных установках, а потом уже отправлять на расщепление. В опреснительных агрегатах как раз используются мембраны, схожие с теми, что применили в электролизерах. Удорожание водорода на выходе будет минимальным — примерно на цент, рассказал ученый Science.
Насир Махмуд с ним не согласен. По его словам, многим странам окажется не по карману дорогостоящая система опреснения воды. К тому же, считает он, устойчивые к коррозии электролизеры можно использовать не только с морскими водами, но и со сточными.

Водородное импортозамещение: топливо будущего будет нашим
ЧитатьНо главная проблема электролизеров не в том, что они не дружат с соленой водой, а в том, что они дают дорогой водород. Катализаторы для них делают из драгоценных металлов, так что килограмм H2 из воды пока обходится примерно в 5 долларов. Это вдвое дороже, чем водород, производимый из метана или угля. Правда, сегодня дешевый водород из полезных ископаемых — парниковые газы. А с ними весь мир борется, так что за электролизным топливом будущее, как ни крути.