Wat is water splitsen?

Watersplitsing is het proces van het afbreken van de chemische verbinding van water in zijn samenstellende elementen van waterstof en zuurstof. Er zijn veel benaderingen voor het splitsen van water, de meest voorkomende onder hen zijn elektrolyse, waarbij een elektrische stroom door water wordt geleid om waterstof- en zuurstofionen te produceren. Hoewel veel methoden voor het splitsen van water niet energiezuinig zijn in termen van de energie die nodig is om waterstof en zuurstof te scheiden van water versus de energie die later kan worden afgeleid van de zuivere waterstof voor brandstof, wordt het proces toch gezien als een potentieel alternatief voor het vervangen van een afhankelijkheid van fossiele brandstoffen. Toepassingen met behulp van zonne -energie en nieuwe chemische katalysatoren om water te splitsen, bieden een veelbelovende methode voor het produceren van hernieuwbare netto energieverkopers zonder de uitstoot van broeikasgassen of andere verontreinigende stoffen te produceren.

.

Fotokatalytisch watersplitsing met behulp van de energie vanLicht, of het gebruik van andere hernieuwbare energiebronnen zoals windenergie, worden nu gebruikt om elektrische stroom te genereren in nieuwe vormen van elektrolyse. Het doel is om een ​​watersplitsingssysteem te creëren dat volledig wordt gevoed door hernieuwbare energiebronnen, zoals zonlicht, waardoor waterstofproductie concurrerend is tegen fossiele brandstoffen. De uitdaging in het proces was het ontwikkelen van elektroden die zijn gemaakt van goedkope en duurzame materialen. Kobalt- en nikkelboraatverbindingen zijn gevonden om een ​​verhoogde efficiëntie te bieden en ze zijn goedkoop en gemakkelijk te produceren. Hoewel deze nieuwe elektrodeverbindingen veilig zijn in commerciële producerende systemen voor het produceren van zonne-brandstoffen, kunnen ze nog niet concurreren met de efficiëntie van industriële elektrolysemethoden die gevaarlijke alkalische verbindingen gebruiken als elektrolytoplossingen.

Mechanismen voor watersplitsing die de meeste belofte bieden in termen van energieverkoping zijn gebaseerd op het proces van fotosynthese dat planten gebruiken om zonlicht om te zetten in chemische energie. Hoewel natuurlijkSystemen hiervoor zijn zeer trage en kunstmatige systemen die het nabootsen dat aanvankelijk een efficiëntie van minder dan 1% had toen onderzoek in 1972 in Japan begon, nieuwe processen verhogen de waterstofproductieniveaus. Japanse onderzoekers begonnen in 2007 te coaten elektroden gemaakt van gehydrogeneerd microkristallijn silicium met nanodeeltjes van platina, die de stabiliteit en levensduur van de elektroden en hun katalytische vermogen bij watersplitsing verder verhoogden.

Soortgelijk onderzoek bij het National Renewable Energy Laboratory (NREL) in de Verenigde Staten richt zich op zonne -energie naar waterstofefficiëntie -conversiepercentages van 14% in het jaar 2015 met een verhoogde duurzaamheid van elektroden van 1.000 uur in 2005 tot 20.000 uur in 2015. Naarmate deze efficiëntie toeneemt, dalen de overeenkomstige kosten voor het produceren van waterstofbrandstoffen, met een US dollar (USD) per kilogram ($/kg) kosten voor het produceren van H ₂ in 2005 bij $ 360/kg tot $ 5/kg in 2015. Zelfs op dit niveau, water splitRogen is nog steeds drie tot tien keer duurder dan het genereren van brandstoffen op waterstofgebaseerde uit de hervorming van aardgas. Het onderzoek heeft nog enige afstand te gaan voordat het economisch concurrerend is met de gevestigde energiesector.