能產氫氣又可回收鋰,中國開發快速海水電解槽

作者 | 發布日期 2022 年 12 月 29 日 10:34 | 分類 能源科技 , 自然科學 line share follow us in feedly line share
能產氫氣又可回收鋰,中國開發快速海水電解槽


一舉兩得,中國開發的海水電解槽,不僅能像商用淡水電解槽一樣,高效、且好幾個月內持續分解海水製氫,有望成為將來氫燃料解方之一,除此之外還可以回收鋰。

目前最常見的綠氫來源為電解水製氫,但基本上全球四分之一人口處在水資源缺乏困境,淡水已經是珍貴的資源,如果要再用高品質水源來製氫,民生用水又有新的競爭者,因此中國科學家瞄準「海洋」,希望能從海水中電解出氫氣。

海水電解製氫不容易,要先進行海水淡化、去除海水中的鹽分,有些海水電解機使用壽命也不長,海水中的氯離子也會在陽極變成腐蝕性高的氯氣,腐蝕電極並分解催化劑,讓機器停止工作。

但中國南京工業大學團隊聲稱他們找到解方,展示一台可以連續運行 3,200 多個小時(約 133 天)而沒有故障的直接海水電解機,並表示這台機器不僅高效、可擴展,運作方式也很像淡水分離器,不會顯著提升營運成本。

該團隊的電解槽使用便宜、防水、透氣、防污染的聚四氟乙烯薄膜(PTEE),可完全分離海水、濃縮氫氧化鉀電解質、電極。其中薄膜只允許水蒸氣通過、可防止水以及任何有害的離子流過,因此海水側和電解質側的水蒸氣壓差可「驅動海水側的海水自動蒸發」,因此水在蒸發後,會穿過 PTEE 薄膜並做為液體吸收到電解質中。

(Source:NATURE)

團隊也在深圳灣測試一個裝有 11 顆電池的小型電解箱,在 133 天的測試期間,每小時產生約 386 升氫氣,在標準氣壓下,386 升約 31.652 克氫氣,如果假設 1 公斤的氫氣可以讓氫燃料車行使 100 公里,這種小型電解箱每小時產生的氫氣則可驅動車輛行駛 3.2 公里。

在效率方面,電解槽每生產一標準立方公尺氫氣消耗約 5 kWh,由於每立方公尺的氫氣可攜帶 3.544 kWh 能量,海水電解槽的運行效率約為 71%。雖然沒有非常高,但團隊測試指出,電解箱在 4 個月後仍能運作,電解質中的雜質並沒有顯著增加,催化劑層也沒有明顯可見的腐蝕。

更重要的是,團隊指出,這個電解槽也可以開發成鋰收集槽,水蒸發過程會提高鋰濃度,團隊發現在幾百小時後鋰濃度增加 42 倍,還能夠沉澱出碳酸鋰晶體,代表隨著進一步的修改與改進,將來電解槽不僅能以氫燃料賺錢,鋰也是。

(首圖來源:pixabay