【希望之聲2023年6月4日】（本台記者啟術綜合編譯） 最近，來自美國能源部SLAC國家加速器實驗室、斯坦福大學、俄勒岡大學和曼徹斯特城市大學的科學家團隊開發出一種從海洋中提取氫氣的方法，成功地將海水轉化為燃料。
該研究結果發表在最近的《焦耳》雜誌上，或有助於推動生產低碳燃料的努力。科學家們是通過雙膜系統和電力輸送海水來實現這一目標的。該創新設計被證明，海水在不產生大量有害副產品的情況下成功地產生了氫氣。
研究表明，海水中的元素混合物，包括氫、氧、鈉等，對地球上的生命至關重要。然而，當試圖從中分離氫氣用於可持續能源應用時，這種複雜的化學成分對科學家就構成挑戰。氫氣是一種低碳燃料，目前有多種用途，例如，用於驅動燃料電池電動汽車，以及作為一種長期儲能選擇——適合儲存數周、數月或更長時間的能量以用於電力網格。
許多製造氫氣的嘗試都是從淡水或脫鹽水開始的，但這些方法可能既昂貴又耗能。經過處理的水更容易提煉，因為它周圍漂浮的物質更少。然而，該研究人員說，凈化水也很昂貴，需要能源，並增加了設備的複雜性。他們表示，另一種選擇是天然淡水，但它是地球上更為有限的資源，而且還含有許多對現代技術有問題的雜質。
為了處理海水，該團隊實施了雙極或雙層膜系統。他們通過控制對海水系統最有害的元素——氯化物來開始他們的設計。海水中有許多活性物質可以干擾水制氫反應，而使海水變鹹的氯化鈉是罪魁禍首之一，因為到達陽極並氧化的氯化物會縮短電解系統的使用壽命。
理想的膜系統執行三個主要功能：從海水中分離氫氣和氧氣； 幫助僅移動有用的氫離子和氫氧根離子，同時限制其他海水離子；並有助於防止不良反應。 將所有這三者同時捕獲是很困難的。該團隊的研究旨在探索能夠有效結合所有這三種需求的系統。
具體來說，在他們的實驗中，作為正氫離子的質子穿過膜層之一到達可以收集它們的地方，並通過與帶負電的電極相互作用轉化為氫氣。系統中的第二層膜僅允許負離子（例如氯離子）通過。作為額外的後盾，一個膜層包含固定在膜上的帶負電荷的基團，這使得其他帶負電荷的離子（如氯離子）更難移動到它們不應該移動的地方。在該團隊的實驗中，帶負電的膜被證明可以高效阻擋幾乎所有的氯離子，並且他們的系統在運行時不會產生漂白劑和氯氣等有毒副產物。
除了設計海水制氫膜系統外，該研究還可以更好地了解海水離子如何穿過膜。這些知識也能幫助科學家為其他應用設計更堅固的膜，例如，生產氧氣。除了在實驗中產生氫氣，他們還展示了如何使用雙極膜產生氧氣。
該團隊計畫通過使用更豐富且更容易開採的材料來構建電極和膜，從而改進它們。他們表示，這種設計改進可以使電解系統更容易擴展到為能源密集型活動（如交通部門）生產氫氣所需的規模。
責任編輯：张莉莉
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