Un nouveau catalyseur rapproche le dessalement de l’eau de mer et la production d’hydrogène de la commercialisation


Eau de mer

Crédit photo: CC0 Public Domain

L’eau de mer représente environ 96% de toute l’eau sur terre, ce qui en fait une ressource attrayante pour répondre aux besoins croissants du monde en eau potable propre et en énergie sans carbone. Et les scientifiques ont déjà la capacité technique de désaliniser et de diviser l’eau de mer pour produire de l’hydrogène, qui est en demande comme source d’énergie propre.

Cependant, les procédés existants nécessitent plusieurs étapes qui sont effectuées sur une période de temps prolongée à des températures élevées afin de produire un catalyseur avec l’efficacité requise. Cela demande beaucoup d’énergie et augmente les coûts.

Des chercheurs de l’Université de Houston ont rapporté un catalyseur dégageant de l’oxygène qui ne prend que quelques minutes à se développer à température ambiante sur une mousse de nickel disponible dans le commerce. En combinaison avec un catalyseur de réaction de dégagement d’hydrogène décrit ci-dessus, une densité de courant requise industriellement pour toute la division de l’eau de mer peut être obtenue à une basse tension. Le travail est décrit dans un article publié dans Sciences de l’énergie et de l’environnement.

Zhifeng Ren, directeur du Texas Center for Superconductivity at UH (TcSUH) et co-auteur de l’article, a déclaré qu’une rapide et peu coûteuse était essentielle à la commercialisation.

«Toute découverte, tout développement technologique, aussi bon soit-il, le coût final sera le facteur le plus important», a-t-il déclaré. «Si le coût est prohibitif, il ne sera pas mis sur le marché. Dans cet article, nous avons trouvé un moyen de réduire les coûts afin qu’il devienne plus facile et plus acceptable pour les clients de commercialiser.

Le groupe de recherche de Ren et d’autres ont déjà rapporté un composé d’hydroxyde de nickel-fer (oxy) comme catalyseur pour la division de l’eau de mer. Cependant, la production du matériau a nécessité un long processus qui a été effectué à des températures comprises entre 300 et 600 degrés Celsius ou jusqu’à 1100 degrés Fahrenheit. Les coûts énergétiques élevés l’ont rendu impraticable pour une utilisation commerciale, et les températures élevées ont détérioré l’intégrité structurelle et mécanique de la mousse de nickel, faisant de la stabilité à long terme un problème, a déclaré Ren, qui est également professeur de MD Anderson à l’UH.

Pour tenir compte à la fois du coût et de la stabilité, les chercheurs ont découvert une méthode d’utilisation de l’hydroxyde de nickel-fer (oxy) sur une mousse de nickel dopée avec une petite quantité de soufre pour produire un catalyseur efficace en cinq minutes à température ambiante. Travailler à température ambiante réduit les coûts et la stabilité mécanique.

«Afin de stimuler l’économie de l’hydrogène, il est impératif de développer des méthodes peu coûteuses et simples pour synthétiser des catalyseurs à base d’hydroxyde (oxy) NiFe pour l’électrolyse de l’eau de mer haute performance», écrivent-ils. « Dans ce travail, nous avons développé une approche de technologie de surface en une étape pour produire des catalyseurs d’hydroxyde de Ni / Fe (oxy) dopés S hautement poreux et autoportants à partir de mousse de Ni disponible dans le commerce en 1 à 5 minutes à température ambiante. »

En plus de Ren, les co-auteurs comprennent les premiers auteurs Luo Yu et Libo Wu, Brian McElhenny, Shaowei Song, Dan Luo, Fanghao Zhang et Shuo Chen, tous du Département de physique de l’UH et du TcSUH; et Ying Yu du Collège de physique et de technologie de l’Université normale de Chine centrale.

Ren a déclaré qu’une des clés de l’approche des chercheurs était la décision d’utiliser une réaction chimique pour créer le matériau souhaité, plutôt que de concentrer la consommation d’énergie traditionnelle sur la transformation physique.

« Cela nous a conduit à la bonne structure, la bonne composition pour le catalyseur dégageant de l’oxygène », a-t-il déclaré.


Un nouveau catalyseur génère efficacement de l’hydrogène à partir de l’eau de mer


Plus d’information:
Luo Yu et coll. Synthèse ultra-rapide à température ambiante d’électrodes poreuses en Ni / Fe (oxy) hydroxyde dopé S pour la catalyse du dégagement d’oxygène dans la division de l’eau de mer, Sciences de l’énergie et de l’environnement (2020). DOI: 10.1039 / D0EE00921K

Fourni par l’Université de Houston

Citation: Un nouveau catalyseur rapproche le de l’eau de mer et la production d’hydrogène de la commercialisation (2021, 28 janvier), consulté le 28 janvier 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-01-catalyst-seawater-desalination-hydrogen-production. html

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