هیدروژن از آب دریا

در قلمرو تحقیقات و ادبیات، مقایسه هزینه بین الکترولیز آب دریا و الکترولیز آب شیرین توجه قابل توجهی را به خود جلب کرده است. در حالی که ممکن است برخی تغییرات بسته به عوامل و فناوری های خاص وجود داشته باشد، یک کاوش سخاوتمندانه بینش های جالبی را نشان می دهد:

پتانسیل برای هزینه های سرمایه کمتر
الکترولیز آب دریا نسبت به الکترولیز آب شیرین هزینه سرمایه کمتری را وعده می دهد. حذف طبیعی ضایعات آب نمک، که فقط کمی با نمک غنی شده است، نیاز به فرآیندهای تصفیه اضافی گسترده را کاهش می دهد. همچنین، این مزیت ذاتی می‌تواند راه را برای اجرای مقرون‌به‌صرفه‌تر سیستم‌های الکترولیز آب دریا هموار کند.

کاهش هزینه تولید آب
در طرح بزرگ الکترولیز، هزینه تولید آب با کیفیت لازم کمتر از هزینه برق برای کارکرد الکترولیز است. طبیعت غنی و در دسترس آب دریا امکان استفاده مستقیم از آن به عنوان یک الکترولیت را فراهم می کند و نیاز به فرآیندهای تصفیه آب پیچیده را دور می زند. این رویکرد ساده به کاهش هزینه و کارایی کلی کمک می کند.

فراوانی و در دسترس بودن گسترده
یکی از قانع‌کننده‌ترین مزایای الکترولیز آب دریا در فراوانی و در دسترس بودن گسترده آب دریا نهفته است. این منبع مقرون به صرفه، اتکا به منابع آب شیرین را غیرضروری می کند و در نتیجه هزینه های بالقوه مربوط به استخراج، تصفیه و حمل و نقل را کاهش می دهد. با مهار آب دریا که به راحتی در دسترس است، الکترولیز از نظر اقتصادی امکان پذیرتر و سازگار با محیط زیست می شود.

آخرین اکتشافات تصویر امیدوارکننده ای را برای الکترولیز آب دریا به عنوان روشی مناسب، مقرون به صرفه و پایدار برای تولید هیدروژن ترسیم می کند. بیایید نگاهی اجمالی به نتایج امیدوارکننده ای بیندازیم که سفر ما را به سمت یک چشم انداز انرژی سبزتر و هماهنگ تر روشن می کند:

افزایش مقیاس برای کاهش هزینه
همانطور که ما برای افزایش نیروگاه های هیدروژن سبز به ظرفیت چشمگیر 20 مگاوات و فراتر می رویم، دنیایی از احتمالات آشکار می شود. تحلیل‌های اخیر نشان می‌دهد که چنین تلاش‌هایی می‌تواند منجر به کاهش چشمگیر تقریباً 30٪ در هزینه‌های بهره‌برداری و نگهداری شود. پیش بینی می شود که آستانه پروژه های سه تا چهار مگاواتی نقطه اوج باشد و نصب نیروگاه های هیدروژن را به طور قابل توجهی ارزان تر کند. این پیشرفت راه را برای افزایش هزینه و دسترسی به فناوری های هیدروژن سبز هموار می کند.

کاتالیزورهای بدون فلز برای پایداری
محققان دانشگاه معتبر ساری پتانسیل کاتالیزورهای بدون فلز را آشکار کرده اند. این کاتالیزورها کلید توسعه فناوری های تولید هیدروژن مقرون به صرفه و پایدار را دارند. با این رویکرد نوآورانه، ما به طور بالقوه می‌توانیم وابستگی به کاتالیزورهای فلزی را که برای استخراج و تولید انرژی‌بر هستند، کاهش دهیم. چنین تغییری همچنین به زیبایی با تعهد ما برای ایجاد آینده ای پایدارتر و دوستدار محیط زیست همسو می شود.

کاهش هزینه های الکترولیز از طریق نوآوری
آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر (IRENA) گزارشی رویایی ارائه می‌کند که استراتژی‌هایی را برای کاهش هزینه‌های الکترولیز از طریق نوآوری مستمر، بهبود عملکرد و ارتقاء استراتژیک ترسیم می‌کند. علاوه بر این، با کاهش مداوم هزینه‌های انرژی تجدیدپذیر و پیشرفت‌های پیشرونده در فن‌آوری‌های الکترولیز، مسیر هیدروژن سبز به عنوان راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه تا سال 2030 ظاهر می‌شود. چشم انداز انرژی جهانی

منابع تجدیدپذیر فراوان
جذابیت تولید هیدروژن سبز در بازارهایی است که دارای منابع تجدیدپذیر فراوان و کم هزینه هستند. به طور قابل توجه، مناطقی مانند خاورمیانه، آفریقا، روسیه، ایالات متحده و استرالیا آماده تولید هیدروژن سبز با محدوده قیمت قابل توجه 3 تا 5 یورو برای هر کیلوگرم هستند. این فراوانی منابع تجدیدپذیر، چراغ امیدی را برای پذیرش گسترده راه‌حل‌های هیدروژن سبز پایدار و قابل دسترس روشن می‌کند.

مزیت جغرافیایی:الکترولیز آب دریا می تواند به ویژه در مناطق ساحلی که دسترسی به آب دریا فراوان است مفید باشد. این مزیت جغرافیایی می تواند منجر به تولید محلی هیدروژن شود و به طور بالقوه هزینه های حمل و نقل مرتبط با انتقال هیدروژن از سایت های تولید به کاربران نهایی را کاهش دهد.

نمک زدایی و هم افزایی منابع:الکترولیز آب دریا را می توان با فرآیندهای نمک زدایی ادغام کرد، جایی که محصول جانبی تولید هیدروژن آب شیرین است. این هم افزایی می تواند به ویژه در مناطق خشک که منابع آب شیرین کمیاب هستند ارزشمند باشد. اساساً یک سیستم دو منظوره ایجاد می کند که هم تولید هیدروژن و هم نیازهای تامین آب شیرین را برطرف می کند.

سازگاری با منبع انرژی:موفقیت الکترولیز آب دریا نیز به در دسترس بودن منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر برای تولید برق بستگی دارد. منابع تجدیدپذیر مانند باد، خورشید و انرژی آبی برای تامین انرژی الکترولیز ایده آل هستند زیرا با هدف تولید هیدروژن پاک هماهنگ هستند. رشد زیرساخت های انرژی های تجدیدپذیر می تواند تکمیل کننده توسعه فناوری الکترولیز آب دریا باشد.

تقاضای هیدروژن سبز:هیدروژن سبز که از طریق الکترولیز با استفاده از انرژی های تجدیدپذیر تولید می شود، به عنوان یک حامل انرژی پاک مورد توجه قرار گرفته است. اگر تقاضا برای هیدروژن سبز همچنان افزایش یابد، الکترولیز آب دریا می تواند نقش مهمی در تولید آن ایفا کند، به ویژه در مناطقی که دسترسی کافی به آب دریا و انرژی های تجدید پذیر دارند.

تحقیق و توسعه:تلاش های تحقیق و توسعه مداوم برای بهبود کارایی و مقرون به صرفه بودن فناوری الکترولیز آب دریا بسیار مهم است. نوآوری‌ها در علم مواد، طراحی سلول الکترولیز و تکنیک‌های تبدیل انرژی می‌توانند قابلیت حیات آن را به عنوان یک روش تولید هیدروژن در مقیاس بزرگ افزایش دهند.

ملاحظات زیست محیطی:عملیات الکترولیز آب دریا پایدار باید اثرات زیست محیطی را به دقت مدیریت کند، از جمله دفع مسئولانه آب نمک غلیظ، که محصول جانبی این فرآیند است. به حداقل رساندن اختلالات زیست محیطی یک نکته مهم در توسعه این فناوری است.

در نتیجه، الکترولیز آب دریا یک فناوری با پتانسیل امیدوارکننده در چشم انداز انرژی پاک است، اما موفقیت آن به عوامل مختلفی از جمله مناسب بودن منطقه، سازگاری با منابع انرژی، و پیشرفت های مداوم در مواد و فرآیندها بستگی دارد. در حالی که راه حلی برای یافتن مشکل نیست، تحقق کامل آن به عنوان یک پیشرفت مهم بستگی به همسویی آن با نیازهای در حال تحول انرژی، نگرانی های زیست محیطی و ملاحظات اقتصادی در سال های آینده دارد.

امروزه اغلب یک کد رنگ به عنصر هیدروژن اضافه می شود تا فرآیند تولید را نشان دهد. این به این دلیل است که هیدروژن به ندرت در طبیعت به شکل غیرمحدود وجود دارد. در حال حاضر، مقیاس رنگ دارای 9 روش مختلف برای حل کردن هیدروژن از ترکیبات آن است. اما از این نه روش، تنها هیدروژن سبز به عنوان تنها راه سازگار با محیط زیست و آب و هوای خنثی برای تولید هیدروژن در نظر گرفته می شود. به عنوان مثال، با انرژی خورشیدی یا باد تولید می شود، می تواند به حامل های انرژی خنثی دی اکسید کربن تبدیل شود. علاوه بر انرژی پاک، اساس البته آب است که در نگاه اول باید بیش از فراوانی باشد. با این حال، به بیان دقیق، این فقط در مورد آب نمک یا آب دریا صدق می کند - اما دقیقاً این آب است که تا کنون نامناسب به نظر می رسد، زیرا قبل از تولید هیدروژن باید با هزینه زیادی انرژی تصفیه شود.

راه حلی در حال ظهور است
به همین دلیل، هیدروژن در حال حاضر عمدتاً از گاز طبیعی تولید می شود. به دلایلی که در بالا ذکر شد، تولید از آب با استفاده از الکترولیز در حال حاضر به آب شیرین محدود می شود، که نمی تواند یک راه حل دائمی نیز باشد، زیرا آب شیرین نیز به طور فزاینده ای در حال تبدیل شدن به یک منبع کمیاب است - و بسیار بیشتر از تولید انرژی فقط به وجود و در دسترس بودن آن اما راه حلی در حال ظهور است که اگر بتوان آن طور که انتظار می رود توسعه یابد، می تواند گام بزرگی به سمت منابع انرژی خنثی از نظر آب و هوا باشد.

درخواست همکاری جهانی
امید به کنسرسیومی متشکل از دانشمندان استرالیا، چین و ایالات متحده آمریکا بسته شده است. تحت رهبری دانشگاه آدلاید، اکنون فرآیندی منتشر شده است که با توجه به مطالعه‌ای که اخیراً در Nature Energy منتشر شده است، آب طبیعی دریا را می‌توان با تقریباً 100 درصد کارایی به اکسیژن و هیدروژن تقسیم کرد.

یک کاتالیزور ارزان این امکان را فراهم می کند
اساس این موفقیت چشمگیر یک دستگاه الکترولیز تجاری موجود و یک کاتالیزور ارزان قیمت است: اکسید کبالت که با اکسید کروم پوشش داده شده است. به گفته محققان، آنها توانستند با استفاده از این ترکیب به همان عملکرد الکترولیزری برسند که از کاتالیزورهای گران قیمت ساخته شده از پلاتین و ایریدیوم استفاده می کند و با آب بسیار تصفیه شده و دیونیزه شده تغذیه می شود.

و با این حال خطر در حال رخ دادن است
البته باید اضافه کرد که این موفقیت تاکنون تنها در مقیاس کوچک به دست آمده است. در گام بعدی، محققان می‌خواهند نمونه‌ای بزرگ‌تر بسازند و در عین حال به چالش‌های جانبی مانند سایش مواد بپردازند. آب نمک تهاجمی به طور طبیعی بسیار بیشتر از آب تصفیه شده به اجزای دستگاه های الکترولیز حمله می کند. به گفته دانشمندان درگیر، هزینه‌های تعمیر و نگهداری که در دراز مدت بسیار زیاد است، در واقع می‌تواند رویای الکترولیز آب دریا را با هزینه کم از بین ببرد. با این وجود، تیم مطمئن است که نمونه اولیه بزرگتر به اندازه نمونه کوچکی که تاکنون با آن کار کرده اند، قوی خواهد بود.

اصل امید
اگر این پیشرفت واقعاً موفقیت آمیز باشد، تبدیل کم هزینه آب دریا به هیدروژن می تواند سهم قابل توجهی در کاهش اثرات تغییرات آب و هوایی داشته باشد. به خصوص که این فرآیند را می توان در هر جایی که آفتاب و آب نمک زیادی وجود دارد، اما به ندرت آب شیرین وجود دارد، استفاده کرد.

محصولات در تمام مناطق چین به فروش می رسد و به کشورهای سراسر جهان صادر می شود. آنها در بیش از 20 کشور و منطقه از جمله ایالات متحده، آلمان، مراکش، کنیا، عربستان سعودی، ویتنام، الجزایر، هند، تانزانیا و تایوان فروخته شده اند. با موفقیت شرکت های معروفی مانند هوافضای چین، پتروچاینا، گروه هسته ای چین، بی وای دی، جیولی تخصصی، تونی الکترونیک، گروه انرژی ژنگ و سایر شرکت های معروف را ارائه کرد. بسیاری از ایستگاه های هیدروژن هیدروژن هیدروژن سبز مانند Wulanchabu، Haikou، Hainan، Hainan Haikou، Yunnan Kunming و غیره پروژه های سبز و هیدروژن سازی را ارائه می دهند.