L'acqua di mare è una delle risorse più abbondanti della terra, offrendo promesse sia come fonte di idrogeno, desiderabile come fonte di energia pulita, sia come acqua potabile in climi aridi. Ma anche se le tecnologie di scissione dell'acqua in grado di produrre idrogeno dall'acqua dolce sono diventate più efficaci, l'acqua di mare è rimasta una sfida.

I ricercatori dell'Università di Houston hanno riportato una svolta significativa con un nuovo catalizzatore di reazione per l'evoluzione dell'ossigeno che, combinato con un catalizzatore di reazione a sviluppo di idrogeno, raggiunto densità di corrente in grado di supportare le richieste industriali, pur richiedendo una tensione relativamente bassa per avviare l'elettrolisi dell'acqua di mare.

I ricercatori dicono che il dispositivo, composto da nitruri di metalli non nobili poco costosi, riesce a evitare molti degli ostacoli che hanno limitato i tentativi precedenti di produrre a buon mercato idrogeno o acqua potabile sicura dall'acqua di mare. Il lavoro è descritto in Comunicazioni sulla natura .

Zhifeng Ren, direttore del Texas Center for Superconductivity all'UH e autore corrispondente dell'articolo, ha detto che uno dei principali ostacoli è stata la mancanza di un catalizzatore in grado di dividere efficacemente l'acqua di mare per produrre idrogeno senza liberare anche ioni di sodio, cloro, calcio e altri componenti dell'acqua di mare, che una volta liberato può depositarsi sul catalizzatore e renderlo inattivo. Gli ioni di cloro sono particolarmente problematici, in parte perché il cloro richiede una tensione leggermente superiore per liberare rispetto a quella necessaria per liberare l'idrogeno.

I ricercatori hanno testato i catalizzatori con acqua di mare prelevata da Galveston Bay al largo della costa del Texas. Ren, M.D. Anderson Professore con cattedra di fisica all'UH, ha detto che funzionerebbe anche con le acque reflue, fornire un'altra fonte di idrogeno dall'acqua altrimenti inutilizzabile senza un trattamento costoso.

"La maggior parte delle persone usa acqua dolce pulita per produrre idrogeno scindendo l'acqua, " ha detto. "Ma la disponibilità di acqua dolce pulita è limitata".

Per affrontare le sfide, i ricercatori hanno progettato e sintetizzato un catalizzatore di reazione di evoluzione dell'ossigeno nucleo-guscio tridimensionale utilizzando nitruro di metallo di transizione, con nanoparticelle costituite da un composto di nichel-ferro-nitruro e nanotubi di nichel-molibdeno-nitruro su schiuma di nichel porosa.

Primo autore Luo Yu, un ricercatore post-dottorato presso l'UH che è anche affiliato alla Central China Normal University, ha detto che il nuovo catalizzatore di reazione per l'evoluzione dell'ossigeno è stato accoppiato con un catalizzatore per reazione di evoluzione dell'idrogeno precedentemente riportato di nanotubi di nichel-molibdeno-nitruro.

I catalizzatori sono stati integrati in un elettrolizzatore alcalino a due elettrodi, che può essere alimentato dal calore disperso tramite un dispositivo termoelettrico o da una batteria AA.

Tensioni di cella necessarie per produrre una densità di corrente di 100 milliampere per centimetro quadrato (una misura della densità di corrente, o mA cm ^-2 ) variava da 1,564 V a 1,581 V.

La tensione è significativa, Yu ha detto, perché mentre è necessaria una tensione di almeno 1,23 V per produrre idrogeno, il cloro viene prodotto ad una tensione di 1,73 V, il che significa che il dispositivo doveva essere in grado di produrre livelli significativi di densità di corrente con una tensione tra i due livelli.