ການຜະລິດໄຮໂດເຈນຈາກນ້ໍາທະເລແມ່ນຫຍັງ? ເປັນຫຍັງຈຶ່ງເອົາໃຈໃສ່ຫຼາຍ? ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກທາງດ້ານເຕັກນິກແມ່ນຫຍັງ?

ເປັນຫຍັງຜົນສໍາເລັດຂອງການທົດລອງການທົດລອງການຜະລິດ hydrogen ໂດຍ electrolysis ໂດຍກົງຂອງນ້ໍາທະເລໄດ້ດຶງດູດຄວາມສົນໃຈຫຼາຍ? ມັນມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກແນວໃດ? ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກທາງດ້ານເຕັກນິກທີ່ຕ້ອງໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂເພື່ອຜະລິດ hydrogen ໂດຍ electrolysis ນ້ໍາທະເລແມ່ນຫຍັງ?

01

ການຜະລິດໄຮໂດຣເຈນຈາກນ້ໍາທະເລ

ການຜະລິດໄຮໂດເຈນໂດຍ electrolysis ນ້ໍາແມ່ນຖືວ່າເປັນເຕັກໂນໂລຢີການກະກຽມໄຮໂດເຈນສີຂຽວທີ່ສໍາຄັນ. ໃນປັດຈຸບັນ, ເທກໂນໂລຍີ electrolysis ນ້ໍາທີ່ເປັນການຄ້າໃຊ້ນ້ໍາຈືດເປັນ electrolyte. ດັ່ງທີ່ພວກເຮົາຮູ້ກັນແລ້ວ, ຊັບພະຍາກອນນ້ຳຈືດທົ່ວໂລກມີຈຳກັດທີ່ສຸດ, ດ້ວຍການນຳໃຊ້ກະແສໄຟຟ້າຂະໜາດໃຫຍ່ເພື່ອຜະລິດໄຮໂດເຈນ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການຂາດແຄນຊັບພະຍາກອນນ້ຳຈືດຮ້າຍແຮງຂຶ້ນ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ນ້ໍາທະເລແມ່ນອຸດົມສົມບູນໃນຊັບພະຍາກອນ, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດແນວຄວາມຄິດຂອງ "ການຜະລິດນ້ໍາທະເລ".

ບໍ່ເຫມືອນກັບນ້ໍາຈືດ, ເຊິ່ງກວມເອົາ 96.5 ສ່ວນຮ້ອຍຂອງປະລິມານນ້ໍາທັງຫມົດຂອງໂລກ, ນ້ໍາທະເລມີອົງປະກອບສະລັບສັບຊ້ອນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຫຼາຍກ່ວາ 90 ສານເຄມີແລະອົງປະກອບ. ຈໍານວນຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ ions, ຈຸລິນຊີແລະອະນຸພາກທີ່ມີຢູ່ໃນນ້ໍາທະເລສາມາດນໍາໄປສູ່ບັນຫາເຊັ່ນ: ການແຂ່ງຂັນຕິກິຣິຍາຂ້າງຄຽງ, ການ inactivation catalyst ແລະການອຸດຕັນ diaphragm ໃນລະຫວ່າງການຜະລິດ hydrogen.

ເພື່ອເຮັດສິ່ງນີ້, ເຕັກໂນໂລຢີການຜະລິດໄຮໂດເຈນໂດຍໃຊ້ນ້ໍາທະເລເປັນວັດຖຸດິບໄດ້ສ້າງຕັ້ງສອງເສັ້ນທາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຫນ້າທໍາອິດ, ການຜະລິດໂດຍກົງຂອງ hydrogen ຈາກນ້ໍາທະເລ, ນັ້ນແມ່ນ, ອີງໃສ່ນ້ໍາທະເລທໍາມະຊາດ, ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຜະລິດໂດຍ electrolysis ຫຼື photolysis. ອັນທີສອງ, ການຜະລິດ hydrogen ທາງອ້ອມຂອງນ້ໍາທະເລແມ່ນເພື່ອ desalinate ແລະເອົາ impurities ຈາກ seawater, desalinate ນ້ໍາທະເລເພື່ອສ້າງເປັນນ້ໍາຈືດທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງກ່ອນ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຜະລິດ hydrogen.

02

ສອງຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສໍາຄັນ

ເວທີການຜະລິດໄຮໂດເຈນນອກຝັ່ງສາມາດນໍາໃຊ້ເປັນບ່ອນເກັບຮັກສາພະລັງງານໃນໄລຍະຍາວຫຼືສະຖານທີ່ຜະລິດສໍາລັບສານເຄມີທີ່ດີ, ອະນຸຍາດໃຫ້ພະລັງງານສີຂຽວປະສົມປະສານຢ່າງໃກ້ຊິດກັບລະບົບການຜະລິດສານເຄມີ.

ເວທີການຜະລິດໄຮໂດຣເຈນນອກຝັ່ງສາມາດແກ້ໄຂບັນຫາການບໍລິໂພກຂອງພະລັງງານທົດແທນໃນທະເລທີ່ໄກ, ແລະການນໍາໃຊ້ພະລັງງານທົດແທນເພື່ອຜະລິດ hydrogen ແລະ ammonia ສີຂຽວໃນຈຸດນັ້ນອາດຈະກາຍເປັນວິທີການນໍາໃຊ້ຕົ້ນຕໍຂອງພະລັງງານທົດແທນທາງທະເລທີ່ໄກຢູ່ໃນທະເລ. ອະນາຄົດ.

03

ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກດ້ານວິຊາການ

ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກດ້ານວິຊາການ 1: ຄວາມບໍ່ສະອາດຫຼາຍໃນນ້ໍາທະເລຜົນກະທົບຕໍ່ການປະກົດຕົວຂອງ cathode hydrogen evolution

ໃນຂະບວນການຂອງນ້ໍາ electrolytic, H2 ແມ່ນ precipitated ຈາກ cathode, ສໍາລັບ cathode hydrogen evolution ປະຕິກິລິຍາ, ບັນຫາທີ່ທ້າທາຍທີ່ສຸດແມ່ນວ່າມີ cations ລະລາຍຕ່າງໆໃນນ້ໍາທະເລທໍາມະຊາດ, ເຊັ່ນ Na+, Mg2+, Ca2+, ແລະອື່ນໆ. ມີຄວາມຫລາກຫລາຍຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ, ຈຸລິນຊີແລະອະນຸພາກຂະຫນາດນ້ອຍ.

impurities ເຫຼົ່ານີ້ຈະອຸດຕັນ electrode ກັບຄວາມຄືບຫນ້າຂອງ electrolysis ນ້ໍາທະເລ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນເປັນພິດຫຼືເລັ່ງການອາຍຸຂອງ electrode / catalyst ໃນລະບົບ electrolytic, ສົ່ງຜົນໃຫ້ຄວາມທົນທານບໍ່ດີ.

ຄວາມ​ຫຍຸ້ງ​ຍາກ​ທາງ​ດ້ານ​ວິ​ຊາ​ການ 2​: chloride ions ເຮັດ​ໃຫ້​ເກີດ corrosion anodic ແລະ​ມີ​ຜົນ​ກະ​ທົບ​ຕໍ່​ການ​ຕິ​ກິ​ຣິ​ຍາ​ຂອງ​ອົກ​ຊີ​ເຈນ​ທີ່ anodic evolution

ໃນຂະບວນການຂອງ electrolysis ຂອງນ້ໍາ, O2 ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນ precipitated ຈາກ anode ໄດ້. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການປະກົດຕົວຂອງ chloride ions (Cl-) ຈໍານວນຫຼວງຫຼາຍໃນນ້ໍາທະເລຈະເຮັດໃຫ້ການກັດກ່ອນຂອງວັດສະດຸ anode ຮ້າຍແຮງ, ເຊິ່ງຈະນໍາໄປສູ່ຄວາມເສຍຫາຍຂອງ electrode ແລະແຮງດັນສູງ, ດັ່ງນັ້ນການສິ້ນສຸດປະຕິກິລິຍາຂອງອົກຊີເຈນທີ່ມີປະສິດຕິຜົນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນສູງຂອງ chloride ions ຍັງຈະເກີດຂື້ນໃນປະຕິກິລິຍາ oxidation anode chlorine, ຄອບຄອງສະຖານທີ່ການເຄື່ອນໄຫວຂອງ catalyst, ດັ່ງນັ້ນການຫຼຸດຜ່ອນປະສິດທິພາບຂອງປະຕິກິລິຍາຂອງ anode ອົກຊີເຈນທີ່ evolution.

ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກທາງດ້ານເຕັກນິກ 3: ການແຂ່ງຂັນລະຫວ່າງປະຕິກິລິຍາວິວັຖນາການຂອງອົກຊີເຈນ anodic ແລະປະຕິກິລິຢາ chlorination ອົກຊີເຈນ

ໃນຂະບວນການຂອງ electrolysis ນ້ໍາທະເລ, anode ຈະ undergo ສອງຕິກິລິຍາ, ຄື: ປະຕິກິລິຍາຂອງອົກຊີເຈນທີ່ evolution (OER) ແລະປະຕິກິລິຍາ chlorination ອົກຊີເຈນ (ClOR). ປະຕິກິລິຍາວິວັດທະນາຂອງອົກຊີ: 4OH-→O2+H2O+4e-; E0=1.23V (ທຽບກັບ RHE)

ປະຕິກິລິຍາຜຸພັງຂອງ chlorine: Cl-+2OH-→OCl-+H2O+2e-; E0=1.71V (ທຽບກັບ RHE)

ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າ E0 ຂອງທັງສອງແມ່ນຄ້າຍຄືກັນ, ເຊິ່ງຈະຜະລິດການພົວພັນທີ່ມີການແຂ່ງຂັນ, ເຊິ່ງຈໍາກັດແຮງດັນການເຮັດວຽກຂອງ electrolyzer ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ນອກຈາກນັ້ນ, ທັງປະຕິກິລິຍາ ClOR ແລະການສ້າງ hypochlorite ແມ່ນປະຕິກິລິຍາສອງເອເລັກໂຕຣນິກ, ແລະປະຕິກິລິຍາ ClOR ແມ່ນງ່າຍຕໍ່ການປະຕິບັດ kinetically ກວ່າປະຕິກິລິຍາສີ່ເອເລັກໂຕຣນິກ OER, ດັ່ງນັ້ນ OER overpotential ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນສູງກວ່າ ClOR.

04

ສະຖານະການຄົ້ນຄວ້າ

ໃນປັດຈຸບັນ, ການຜະລິດໄຮໂດເຈນຈາກນ້ໍາທະເລຍັງຢູ່ໃນຂັ້ນຕອນຂອງການຄົ້ນຄວ້າແລະການທົດສອບໃນຕອນຕົ້ນ, ແລະຍັງປະເຊີນກັບສິ່ງທ້າທາຍຫຼາຍ, ແຕ່ການຄົ້ນຄວ້າແລະການພັດທະນາການຜະລິດ hydrogen ຈາກ electrolysis ນ້ໍາທະເລໄດ້ມີຄວາມຄືບຫນ້າບາງ. ໃນປີ 2022, ທີມງານຂອງນັກວິຊາການ Xie Heping ໄດ້ສ້າງບາດກ້າວບຸກທະລຸອັນໃຫຍ່ຫຼວງໃນດ້ານການຜະລິດໄຮໂດເຈນໂດຍກົງຈາກນ້ໍາທະເລ, ແລະໄດ້ສ້າງຕັ້ງນະວັດຕະກໍາໃຫມ່ຂອງຫຼັກການແລະເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດ hydrogen ໂດຍກົງຈາກນ້ໍາທະເລໂດຍບໍ່ມີການ desalination ຂັບເຄື່ອນໂດຍໄລຍະການຫັນປ່ຽນແລະການເຄື່ອນຍ້າຍ. ມີຫຼາຍໂຄງການສາທິດການຜະລິດ hydrogen ນ້ໍາທະເລທັງໃນແລະຕ່າງປະເທດ, ແຕ່ພວກເຂົາຍັງເປັນນັກບິນຂະຫນາດນ້ອຍ, ແລະສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຢູ່ໃນການກໍ່ສ້າງຫຼືສະເຫນີ.

ເຖິງແມ່ນວ່າການຜະລິດ hydrogen ໂດຍ electrolysis ນ້ໍາທະເລມີວິທີທາງຍາວໄກທີ່ຈະໄປຈາກການທົດສອບຂະຫນາດນ້ອຍແລະການທົດລອງກັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກກ້ວາງອຸດສາຫະກໍາສຸດທ້າຍ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ພວກເຮົາເຊື່ອວ່າໃນການຕິດຕາມລະດັບພັນຕື້ຂອງພະລັງງານໄຮໂດເຈນ, ຖ້າເຕັກໂນໂລຢີນີ້ຖືກນໍາໄປໃຊ້ໃນທີ່ສຸດ, ມັນຈະປ່ອຍໃຫ້ຫມຶກທີ່ເລິກເຊິ່ງທີ່ສຸດຢູ່ໃນເສັ້ນທາງຂອງ "decarbonization"!