Havsvatten är en av de mest förekommande resurserna på jorden, erbjuder löfte både som vätekälla - önskvärd som källa till ren energi - och som dricksvatten i torra klimat. Men även när vattensplittande tekniker som kan producera väte från sötvatten har blivit mer effektiva, havsvatten har varit en utmaning.

Forskare från University of Houston har rapporterat ett betydande genombrott med en ny syreutvecklingsreaktionskatalysator som, kombinerad med en reaktionskatalysator för väteutveckling, uppnått strömtätheten som kan stödja industriella krav samtidigt som den kräver relativt låg spänning för att starta havsvattenelektrolys.

Forskare säger att enheten, består av billiga icke-ädelmetallnitrider, lyckas undvika många av de hinder som har begränsat tidigare försök att billigt producera väte eller säkert dricksvatten från havsvatten. Arbetet beskrivs i Naturkommunikation .

Zhifeng Ren, chef för Texas Center for Superconductivity vid UH och en motsvarande författare för tidningen, sade att ett stort hinder har varit avsaknaden av en katalysator som effektivt kan klyva havsvatten för att producera väte utan att även sätta fria joner av natrium, klor, kalcium och andra komponenter i havsvatten, som en gång frigjort kan sätta sig på katalysatorn och göra den inaktiv. Klorjoner är särskilt problematiska, delvis för att klor kräver lite högre spänning än vad som behövs för att frigöra väte.

Forskarna testade katalysatorerna med havsvatten från Galveston Bay utanför Texas kusten. Ren, M.D. Anderson Ordförande i fysik vid UH, sa att det också skulle fungera med avloppsvatten, tillhandahålla en annan vätekälla från vatten som annars är oanvändbart utan kostsam behandling.

"De flesta använder rent sötvatten för att producera väte genom vattensplittring, "sa han." Men tillgången på rent sötvatten är begränsad. "

För att hantera utmaningarna, forskarna designade och syntetiserade en tredimensionell kärnskalskal syreutvecklingsreaktionskatalysator med hjälp av övergångsmetall-nitrid, med nanopartiklar gjorda av en nickel-järn-nitridförening och nickel-molybden-nitrid-nanoroder på poröst nickelskum.

Förste författaren Luo Yu, en postdoktor vid UH som också är ansluten till Central China Normal University, sade att den nya syreutvecklingsreaktionskatalysatorn var parad med en tidigare rapporterad reaktionskatalysator för väteutveckling av nanoroder av nickel-molybden-nitrid.

Katalysatorerna integrerades i en två-elektrod alkalisk elektrolysator, som kan drivas av spillvärme via en termoelektrisk enhet eller av ett AA -batteri.

Cellspänningar som krävs för att producera en strömtäthet på 100 milliamper per kvadratcentimeter (ett mått på strömtätheten, eller mA cm ^-2 ) varierade från 1,564 V till 1,581 V.

Spänningen är betydande, Yu sa, eftersom en spänning på minst 1,23 V krävs för att producera väte, klor produceras vid en spänning av 1,73 V, vilket betyder att enheten måste kunna producera meningsfulla nivåer av strömtäthet med en spänning mellan de två nivåerna.