Продемонстровано прототип електролізера, який не деградує через солі у морській воді, ефективно виділяючи з неї цінні елементи – водень та літій.
Водень вважається одним із найперспективніших видів палива майбутнього. Його спалювання не призводить до виділення парникових газів у повітря. Однак «чистий» водень одержують електролізом води, розкладаючи її молекули під дією електрики, і цей процес вже далеко не такий зручний. Вода йому потрібна прісна, запаси якої не безмежні. Якщо опріснювати морську воду, то витрати енергії на весь процес виявляться занадто великими.
Існують електролізери, здатні працювати з морською водою. Але великі кількості солі, що містяться в ній, в процесі розпадаються на складові іони, і хлорид, що утворюється, призводить до швидкої деградації анода, вимагаючи постійної заміни. Вирішити цю проблему вдалося розробникам із Нанкінського технічного університету. Створений ними електролізер здатний працювати з морською водою майже півроку без перерви, виділяючи з неї і водень, і навіть літій – ще один вкрай затребуваний сьогодні елемент.
Ключовим нововведенням у пристрої стала ізоляція, що відокремлює солону воду від електролізної системи. Анод та катод, на яких відбувається виділення водню та кисню, розділені мембраною, занурені в електроліт (розчин гідроксиду калію) та оточені тонким шаром ізолятора на основі тефлону. Пори в ізоляторі досить малі і не пропускають рідину, але залишаються проникними для окремих молекул водної пари.
При роботі пристрою концентрація електроліту зростає, змушуючи воду проходити крізь мембрани і проходити всередину. Це забезпечує постійний приплив чистої води, залишаючи солі ззовні системи.
Автори зібрали прототип пристрою, що включає 11 таких осередків, і випробували з використанням звичайної морської води. Він пропрацював без збоїв, без деградації електродів та мембран протягом 3200 годин (133 доби), виробивши за цей час близько 386 літрів водню (31,7 грама). Можна підрахувати, що на виробництво кубометра палива система витрачає п'ять кіловат-годин енергії, а оскільки кубометр водню містить 3,54 кіловат-години, ККД становить 71%.
Це помітно нижче, ніж у більшості комерційних електролізерів, що використовуються сьогодні, але варто пам'ятати, що поки йдеться про прототип, який можна буде оптимізувати. Також розробники зазначають, що за допомогою аналогічних пристроїв із морської води можна буде витягувати й літій.
Вчені продемонстрували, що робота електролізера поступово підвищує концентрацію цих іонів. За кілька сотень годин вона збільшується більш ніж у 40 разів, дозволяючи осадити літій у вигляді кристалів карбонату.
