Дослідники з Даляньського інституту хімічної фізики при Китайській академії наук під керівництвом Ден Дехуея та Лю Яньтіна презентували інноваційну технологію, яка дозволяє одночасно вилучати з морської води водень, прісну воду та цінні мінерали. Система потужністю 250 кВт продемонструвала значні переваги порівняно з традиційними методами.
Проблема прямого електролізу морської води
Морська вода містить багато водню, однак її прямий електроліз пов’язаний із серйозними технічними складностями. Хлоридні іони у складі морської води спричиняють корозію електродів, а кальцій та магній утворюють мінеральні відкладення на катоді, що зменшує продуктивність установки з часом.
Альтернативні підходи передбачають попередньо опріснити воду за допомогою зворотного осмосу або дестиляції, однак це вимагає додаткових енергетичних витрат і обладнання, що робить процес дорожчим та менш економічним.
Інтегрована система з рекуперацією тепла
Китайські науковці запропонували принципово новий підхід до видобутку водню з морської води. Комерційні електролізери працюють при температурах 80–90°C, при цьому близько 30% електроенергії втрачається у вигляді тепла. Команда дослідників вирішила використати це відпрацьоване тепло для опріснення.
Система функціонує так:
- Електролізер розкладає воду на водень і кисень;
- Відпрацьоване тепло спрямовується у вакуумну дистиляційну вежу;
- За температури 40–50°C морська вода випаровується й конденсується у прісну воду;
- Концентрована морська вода використовується для вилучення солі, урану, брому та інших ресурсів.
Дослідження показало, що система виробляє достатньо прісної води для власних потреб, залишаючи при цьому додатковий запас для інших цілей.
Технічні показники та ефективність
Установка потужністю 250 кВ (розвинута з базової моделі на 25 кВт 2023 року) здатна виробляти 380 000 м³ водню на рік чистотою 99,99% та 256 метричних тонн прісної води щорічно. Протягом 40 днів тестування у режимі щоденного запуску й зупинки система не показала помітного зниження продуктивності.
Інтегрована схема видобутку водню з морської води підвищила ефективність електроенергії на 14,4% порівняно з традиційним лужним електролізом. Розрахункова собівартість водню становила $2,10 за кг при використанні вітроелектроенергії ($0,033 кВт·год) та $2,90 за кг при сонячній енергії ($0,049 кВт·год). Для порівняння: поточна ринкова ціна водню — близько $3,90 за кг.
Перспективи розвитку
Автор дослідження Ден Дехуей повідомив про плани подальшого вдосконалення технології. Науковці зосередяться на оптимізації каталізаторів, підвищенні ефективності утилізації залишкового тепла від електролізерів та використанні штучного інтелекту для оптимізації робочих параметрів.
Результати дослідження були опубліковані в престижному журналі Nature Energy, що підтверджує науковий вклад розробки у глобальну енергетичну трансформацію.
