Жаңартылатын энергияның бағасының төмендеуімен оны экономикалық тұрғыдан үнемдеудің жолдарын іздеуге қызығушылық артып отыр. Батареялар өндірістегі қысқа мерзімді асқынуларға төтеп бере алады, бірақ электр энергиясын өндірудегі ұзақ мерзімді тапшылықтарға немесе маусымдық өзгерістерге төтеп бере алмауы мүмкін. Сутегі - жаңартылатын энергияның жоғары өнімділігі кезеңдері арасында ұзақ мерзімді көпір ретінде қызмет ету мүмкіндігі бар қарастырылып жатқан бірнеше нұсқалардың бірі.
Бірақ сутегінің өз проблемалары бар. Оны суды бөлу арқылы алу энергетикалық тұрғыдан тиімсіз және оны ұзақ уақыт сақтау қиын болуы мүмкін. Сутегі шығаратын катализаторлардың көпшілігі таза сумен де жақсы жұмыс істейді - бұл міндетті түрде қолжетімді емес, өйткені климаттың өзгеруі құрғақшылықтың қарқындылығын арттырады.
Қытайдағы бір топ зерттеушілер теңіз суынан сутегін шығаратын құрылғы ойлап тапты – шын мәнінде құрылғы жұмыс істеуі үшін ол теңіз суында болуы керек. Оның жұмысының негізгі тұжырымдамасы су өткізбейтін киімнің қалай жұмыс істейтінін түсінетін кез келген адамға таныс болады.
Су өткізбейтін, тыныс алатын киім мұқият құрылымдалған кеуектері бар мембранаға сүйенеді. Мембрана суды кетіретін материалдан жасалған. Оның кеуектері бар, бірақ олар сұйық су өткізу үшін тым кішкентай. Бірақ олар судың жеке молекулалары арқылы өте алатындай үлкен. Нәтижесінде киімнің сыртындағы кез келген су сол жерде қалады, бірақ буланып жатқан ішкі тер әлі де мата арқылы ағып, сыртқы әлемге жол ашады. Нәтижесінде мата тыныс алады.
Мұндай мембрана жаңа құрылғының жұмыс істеуі үшін орталық болып табылады. Ол мембрана арқылы сұйық суды өткізбейді, бірақ су буын өткізеді. Үлкен айырмашылық - сұйық су мембрананың екі жағында.
Сыртта - тұздардың стандартты жиынтығы бар теңіз суы. Ішінде жалғыз тұздың концентрлі ерітіндісі бар - бұл жағдайда калий гидроксиді (KOH) - ол сутегін түзетін электролиз процесімен үйлесімді. KOH ерітіндісіне батырылған электродтар жиынтығы, олар сепаратордың екі жағында сутегі мен оттегін өндіріп, газ ағындарын таза ұстайды.
Жабдық жұмыс істей бастағаннан кейін не болады? Құрылғының ішіндегі су екіге бөлініп, сутегі мен оттегіні түзеді, судың төмендеуі күйдіргіш тұз ерітіндісінің концентрациясын арттырады (ол бастапқыда теңіз суына қарағанда әлдеқайда шоғырланған). Бұл KOH сұйылту үшін теңіз суының мембранасы арқылы суды жылжыту үшін энергияны тиімді етеді. Және, тесіктердің арқасында бұл мүмкін, бірақ егер су бу түрінде қозғалса ғана.
Нәтижесінде мембрана ішінде су қысқа уақыт бойы бу күйінде қалады, содан кейін құрылғыға кірген бойда тез сұйықтыққа айналады. Теңіз суының құрамындағы тұздардың барлық күрделі қоспасы мембранадан тыс қалады және оны бөлетін электродтарға таза судың тұрақты ағыны қамтамасыз етіледі. Маңыздысы, мұның барлығы тұзсыздандыруда әдетте қолданылатын энергияны пайдаланбай орындалады, бұл жалпы процесті стандартты электролизерде пайдалану үшін суды тазартудан гөрі энергияны тиімдірек етеді.
Негізінде, мұның бәрі керемет естіледі, бірақ ол шынымен жұмыс істей ме? Мұны білу үшін топ құрылғыны құрастырып, оны Шэньчжэнь шығанағының (Гонконг пен Макаоның солтүстігіндегі шығанағы) теңіз суында сынады. Және барлық дерлік ақылға қонымды өлшем бойынша ол жақсы нәтиже көрсетті.
Ол 3200 сағат қолданғаннан кейін де өнімділігін сақтап қалды, ал пайдаланғаннан кейін мембрананың электронды микроскопиясы осы кезеңде тесіктердің бітелмегенін көрсетті. Жүйе үшін қолданылған KOH толығымен таза емес, сондықтан оның құрамында теңіз суында кездесетін иондардың төмен деңгейі болды. Бірақ бұл деңгейлер уақыт өте келе өспеді, бұл жүйенің теңіз суының электролиз камерасына кіруіне мүмкіндік бермегенін растады. Энергияны тұтыну тұрғысынан жүйе стандартты электролизермен бірдей пайдаланылады, бұл суды тазарту үшін энергия шығынын қажет етпейтінін растайды.
KOH ерітіндісі де өзін-өзі теңестірді, оның ішкі ерітіндісі тым сұйылтылған болса, құрылғыға судың диффузиясы баяулады. Егер ол тым шоғырланса, электролиздің тиімділігі төмендейді, сондықтан суды кетіру баяулайды.
Авторлар олардың құрылғысы теңіз суының қысымы астында 75 м-ге дейінгі тереңдікте жұмыс істей алады деп есептейді.Бірақ бұл тереңдіктердегі температура шектеулі болуы мүмкін, өйткені мембрана арқылы судың диффузия жылдамдығы 30 ° C температурада 0-ге қарағанда алты есе жоғары. °C.
Барлық осы жақсы жаңалықтардың өзінде өнімділікті жақсартуға мүмкіндіктер бар. KOH-дан басқа әртүрлі тұздар жақсы, ал кейбіреулері жақсы жұмыс істеуі мүмкін. Зерттеушілер сонымен қатар электродтардың айналасындағы гидрогельге KOH қосу сутегі өндірісін арттыратынын анықтады. Ақырында, суды бөлу кезінде қолданылатын электродтардың материалын немесе құрылымын өзгерту процесті одан әрі жылдамдатуы мүмкін.
Ақырында, топ бұл сутегі өндірісі үшін ғана емес пайдалы болуы мүмкін деп болжады. Теңіз суының орнына олар құрылғылардың бірін литийдің сұйылтылған ерітіндісіне батырды және 200 сағат жұмыс істегеннен кейін құрылғыға түсетін судың әсерінен литий концентрациясы 40 еседен астам артқанын анықтады. Бұл шоғырлану қабілеті пайдалы болуы мүмкін ластанған суды өңдеу сияқты көптеген басқа контексттер бар.
Бұл сутекті энергия қоймасы ретінде пайдаланумен байланысты барлық мәселелерді шеше алмайды. Бірақ бұл, әрине, «таза суға деген қажеттілікті» осы мәселелер тізімінен алып тастауға мүмкіндік беретін әлеуеті бар.
Сіз Украинаға ресейлік басқыншылармен күресуге көмектесе аласыз, мұны істеудің ең жақсы жолы - Украина Қарулы Күштеріне қаражат беру Lifelife немесе ресми парақшасы арқылы NBU.
Сондай-ақ қызықты: