Solcellsdriven teknik, såsom solceller (PV), skulle kunna ta itu med några av vår tids miljöutmaningar, möjliggör hållbar produktion av elektrisk energi i många geografiska områden, inklusive torra eller ökenområden. Många torra områden ligger nära ett hav eller hav, ändå påverkas de vanligtvis av brist på rent och färskt vatten.

En brist på högrenat vatten, som krävs för att driva de flesta befintliga elektrolysatorer, gör lagring av intermittent solel särskilt problematisk. Elektrolysatorer är tekniska verktyg som kan separera vatten, typiskt renat vatten, till väte och syre, genom användning av en anod och en katod.

För att möjliggöra användningen av sol- och vätebaserad teknik i regioner med brist på tillgängligt rent färskvatten, Forskare har försökt utveckla elektrolysatorer som kan dela saltvatten eller orent vatten direkt, utan föregående rening. Vätgas som produceras med hjälp av dessa elektrolysörer kan sedan också fraktas runt om i världen, underlätta övergången till en vätebaserad energiinfrastruktur.

I en tidning publicerad i Naturenergi , forskare vid National University of Ireland Galway, University of Liverpool och Technical University Berlin har genomfört en granskning av de senaste framstegen inom material och katalysatorer som skulle kunna möjliggöra elektrolys med lågvärdigt eller saltvatten. Deras studie beskriver också några av de viktigaste utmaningarna i samband med att designa dessa elektrolysatorer, lyfta fram tillvägagångssätt som kan hjälpa till att övervinna dessa problem.

"Vi ser nu de första potentiella möjligheterna när det gäller värdet av saltvattenelektrolys, med väte från Australien som skickas till Japan, "Peter Strasser, en av forskarna som genomförde studien, berättade för TechXplore. "Australiskt väte kan genereras med solenergi från ökenområden, där färskt vatten är sällsynt och dyrbart. Ett annat fall för elektrolys av saltvatten uppstår från havsbaserade vindparker i hela Europa, där man på plats kan generera vätgas som kan ledas på land eller användas i tankstationer offshore för vattenfordon av alla slag."

I deras papper, Strasser och hans kollegor undersökte alla vetenskapliga studier som lyckades elektrolysera saltvatten, fokusera på dem som använder katalysatormaterial. Deras granskning undersökte specifikt fysiska principer bakom funktionen hos elektrolysatorer som föreslagits tidigare, som ofta skilde sig åt och ändå gav samma slutresultat, samt enhetsstabilitet och energieffektivitet.

Granskningen som genomfördes av Strasser och hans kollegor belyser också några av de utmaningar som måste övervinnas innan elektrolysen av orent och saltvatten blir genomförbart. Detta inkluderar design och användning av lämpliga membran, eftersom de flesta befintliga membranteknologier kanske inte kan blockera föroreningar.

"Om vi ​​tänker igenom detta på global nivå, att använda färskvatten för att generera väte är inte längre ett genomförbart alternativ, åtminstone i torra områden där det mesta av den billiga solelen produceras, ", sa Strasser. "Vi visade att forskningsriktningen för att designa nya selektiva katalysatorer (men även andra materialkomponenter som membran) för högpresterande havsvattenelektrolysatorer är mycket viktig, och det förtjänar mer uppmärksamhet."

Övergripande, Strasser och hans kollegor föreslår att forskare som försöker utveckla elektrolysörer som kan dela saltlösning eller orent vatten bör försöka identifiera nya katalysatormaterial som är tillämpliga på det stora utbudet av havsvattenkompositioner som finns på jorden. Deras uppsats ger värdefull insikt som skulle kunna informera om studier och utveckling av innovativ elektrolysteknik.

Forskarna tror att sötvatten är den mest värdefulla resursen på jorden, och dess värde kommer bara att öka i framtiden på grund av torka, översvämningar och andra skadliga effekter av klimatförändringarna. Under de kommande åren, vatten kan vara av avgörande betydelse både för överlevnaden av allt liv på jorden och för en hållbar produktion av elektrisk energi. Elektrolysatorer som kan dela upp saltlösning eller orent vatten till syre och väte utan att kräva tidigare reningsprocesser skulle således kunna spela en nyckelroll för att underlätta övergången till en ny, mer hållbart, energiinfrastruktur.

"Vi arbetar för närvarande med att utveckla havsvattenelektrolysatorer tillsammans med flera internationella företag specialiserade på detta område, ", sa Strasser. "Den allmänna idén är att hjälpa dessa företag att bli ledande inom denna teknik."

© 2020 Science X Network