Cad é táirgeadh hidrigine ó uisce farraige? Cén fáth aird an oiread sin? Cad iad na deacrachtaí teicniúla?

Cén fáth ar tharraing rath na tástála píolótach ar tháirgeadh hidrigine trí leictrealú díreach uisce farraige an oiread sin aird? Cé chomh deacair é sin? Cad iad na deacrachtaí teicniúla nach mór a shárú chun hidrigin a tháirgeadh trí leictrealú uisce farraige?

01

Táirgeadh hidrigine ó uisce farraige

Meastar gur teicneolaíocht ullmhúcháin hidrigine glas an-tábhachtach é táirgeadh hidrigine trí leictrealú uisce. Faoi láthair, úsáideann an teicneolaíocht leictrealú uisce tráchtálaithe uisce úr mar an leictrilít. Mar is eol dúinn go léir, tá na hacmhainní uisce úra domhanda thar a bheith teoranta, le cur i bhfeidhm ar scála mór hidrileictreachas chun hidrigin a tháirgeadh, rud a chuireann le ganntanas acmhainní uisce úra gan amhras. I gcodarsnacht leis sin, tá an t-uisce farraige saibhir i acmhainní, rud a thugann an smaoineamh "táirgeadh hidrigine sáile".

Murab ionann agus fíoruisce, arb ionann é agus 96.5 faoin gcéad de thoirt iomlán uisce an Domhain, tá comhdhéanamh casta ag uisce farraige ina bhfuil níos mó ná 90 ceimiceán agus eilimint ann. D’fhéadfadh fadhbanna a bheith mar thoradh ar líon mór ian, miocrorgánaigh agus cáithníní atá in uisce na farraige mar iomaíocht taobh-imoibrithe, díghníomhú catalaíoch agus bac scairt le linn táirgeadh hidrigine.

Chun na críche sin, tá dhá bhealach difriúil déanta ag teicneolaíocht táirgthe hidrigine a úsáideann uisce farraige mar amhábhair. Gcéad dul síos, déantar táirgeadh díreach hidrigine ó uisce farraige, is é sin, bunaithe ar uisce farraige nádúrtha, a tháirgeadh go príomha trí leictrealú nó fótachalú. Sa dara háit, is éard atá i gceist le táirgeadh hidrigine indíreach uisce farraige ná díshalannú agus neamhíonachtaí a bhaint as uisce na farraige, díshalannú uisce farraige chun uisce úr ard-íonachta a fhoirmiú ar dtús, agus ansin hidrigin a tháirgeadh.

02

Dhá mhórbhuntáiste

Is féidir ardáin táirgthe hidrigine amach ón gcósta a úsáid mar stóráil fhadtéarmach fuinnimh nó mar shuíomhanna táirgthe le haghaidh ceimiceán fíneáil, rud a fhágann gur féidir fuinneamh glas a chomhtháthú go dlúth le córais táirgthe ceimiceacha.

Is féidir leis an ardán táirgthe hidrigine amach ón gcósta an fhadhb a bhaineann le tomhaltas leictreachais in-athnuaite Mara forleathan a réiteach, agus d'fhéadfadh úsáid leictreachais in-athnuaite chun hidrigin agus amóinia glas a tháirgeadh ar an láthair a bheith mar phríomh-mhodh iarratais ar fhuinneamh in-athnuaite Mara i bhfad i gcéin. todhchaí.

03

Deacracht theicniúil

Deacracht theicniúil 1: Cuireann go leor eisíontais in uisce na farraige isteach ar éabhlóid hidrigine catóide

Sa phróiseas uisce leictrealaíoch, tá H2 deasctha ón gcatóid, don imoibriú éabhlóid hidrigine catóide, is é an fhadhb is dúshlánaí ná go bhfuil caitíní tuaslagtha éagsúla in uisce farraige nádúrtha, mar shampla Na +, Mg2 +, Ca2 +, etc., ina theannta sin, tá éagsúlacht baictéir, miocrorgánaigh agus cáithníní bídeacha ann.

Déanfaidh na neamhíonachtaí seo an leictreoid a dhúnadh le dul chun cinn leictrealú uisce farraige, agus ansin nimhiú nó dlús a chur le dul in aois an leictreoid / catalaíoch sa chóras leictrealaíoch, rud a fhágann go mbeidh droch-mharthanacht ann.

Deacracht theicniúil 2: bíonn iain chlóiríd ina gcúis le creimeadh anodach agus cuireann siad isteach ar imoibriú éabhlóid anodic ocsaigine

Sa phróiseas leictrealú uisce, deasctar O2 ón anóid de ghnáth. Mar sin féin, beidh líon mór ian clóiríd (Cl-) in uisce farraige ina chúis le creimeadh tromchúiseach ar an ábhar anóid, rud a fhágann go mbeidh damáiste leictreoid agus ardvoltais ann, rud a chuir deireadh le imoibriú éabhlóid éifeachtach ocsaigine. Ina theannta sin, beidh an tiúchan ard na n-ian clóiríd tarlú freisin san imoibriú ocsaídiúcháin anóid clóirín, ag áitiú an suíomh gníomhach an chatalaíoch, rud a laghdóidh an éifeachtúlacht an imoibriú éabhlóid anóid ocsaigin.

Deacracht theicniúil 3: Iomaíocht idir imoibriú éabhlóid anodic ocsaigine agus imoibriú clóirínithe ocsaigine

In the process of seawater electrolysis, the anode will undergo two reactions, namely: oxygen evolution reaction (OER) and oxygen chlorination reaction (ClOR). Oxygen evolution reaction: 4OH-→O2+H2O+4e-; E0=1.23V (vs. RHE)

Imoibriú ocsaídiúcháin clóirín: Cl-+2OH-→OCl-+H2O+2e-; E0=1.71V (vs. RHE)

Is féidir a fheiceáil go bhfuil an E0 den dá chineál céanna, rud a tháirgeann caidreamh iomaíoch, rud a chuireann teorainn mhór ar voltas oibre an electrolyzer. Ina theannta sin, is imoibrithe dhá-leictreon iad imoibriú ClOR agus foirmiú fochlóiríte, agus tá an t-imoibriú ClOR níos éasca a dhéanamh go cinéiteach ná imoibriú ceithre-leictreon OER, mar sin de ghnáth breathnaítear go bhfuil ró-acmhainneacht OER níos airde ná sin de ClOR.

04

Stádas taighde

Faoi láthair, tá táirgeadh hidrigine ó uisce farraige fós i gcéim luath taighde agus tástála, agus tá go leor dúshlán ann fós, ach tá roinnt dul chun cinn déanta ag taighde agus forbairt táirgeadh hidrigine ó leictrealú uisce farraige. In 2022, rinne foireann Academician Xie Heping dul chun cinn mór bunaidh i réimse na táirgeachta díreach hidrigine ó uisce farraige, agus bhunaigh siad go nuálaíoch prionsabal agus teicneolaíocht nua maidir le táirgeadh díreach hidrigine ón uisce farraige gan díshalannú arna thiomáint ag trasdul céim agus imirce. Tá go leor tionscadal taispeána de tháirgeadh hidrigine uisce farraige sa bhaile agus thar lear, ach tá siad fós ina phíolótaí ar scála beag, agus tá an chuid is mó acu á dtógáil nó á mbeartú.

Cé go bhfuil bealach fada le dul ag táirgeadh hidrigine trí leictrealú uisce farraige ó thástálacha beaga agus píolótacha go dtí an t-iarratas deiridh ar fud an tionscail. Mar sin féin, creidimid go bhfuil an rian trilliún leibhéal fuinnimh hidrigine, má chuirtear an teicneolaíocht seo i bhfeidhm sa deireadh, beidh sé a fhágáil ar an dúch is doimhne ar an mbóthar "dícharbónú"!