L'eau de mer est l'une des ressources les plus abondantes sur terre, promettant à la fois en tant que source d'hydrogène (souhaitable en tant que source d'énergie propre) et d'eau potable dans les climats arides. Mais alors même que les technologies de séparation de l'eau capables de produire de l'hydrogène à partir d'eau douce sont devenues plus efficaces, l'eau de mer est restée un défi.

Des chercheurs de l'Université de Houston ont signalé une percée significative avec un nouveau catalyseur de réaction de dégagement d'oxygène qui, combiné avec un catalyseur de réaction de dégagement d'hydrogène, atteint des densités de courant capables de supporter les demandes industrielles tout en nécessitant une tension relativement basse pour démarrer l'électrolyse de l'eau de mer.

Les chercheurs disent que l'appareil, composé de nitrures de métaux non nobles bon marché, parvient à éviter bon nombre des obstacles qui ont limité les tentatives antérieures de produire à peu de frais de l'hydrogène ou de l'eau potable salubre à partir d'eau de mer. Le travail est décrit dans Communication Nature .

Zhifeng Ren, directeur du Texas Center for Superconductivity à UH et auteur correspondant de l'article, a déclaré qu'un obstacle majeur a été l'absence d'un catalyseur capable de diviser efficacement l'eau de mer pour produire de l'hydrogène sans également libérer des ions de sodium, chlore, calcium et autres composants de l'eau de mer, qui une fois libéré peut se déposer sur le catalyseur et le rendre inactif. Les ions chlore sont particulièrement problématiques, en partie parce que le chlore nécessite juste une tension légèrement plus élevée pour libérer que ce qui est nécessaire pour libérer l'hydrogène.

Les chercheurs ont testé les catalyseurs avec de l'eau de mer puisée dans la baie de Galveston au large des côtes du Texas. Ren, Chaire M.D. Anderson Professeur de physique à l'UH, a dit que cela fonctionnerait également avec les eaux usées, fournir une autre source d'hydrogène à partir d'eau qui est autrement inutilisable sans traitement coûteux.

"La plupart des gens utilisent de l'eau douce propre pour produire de l'hydrogène par fractionnement de l'eau, ", a-t-il dit. "Mais la disponibilité d'eau douce propre est limitée."

Pour relever les défis, les chercheurs ont conçu et synthétisé un catalyseur tridimensionnel de réaction de dégagement d'oxygène à noyau-enveloppe à l'aide de nitrure de métal de transition, avec des nanoparticules constituées d'un composé nickel-fer-nitrure et des nanotiges nickel-molybdène-nitrure sur mousse de nickel poreuse.

Premier auteur Luo Yu, un chercheur postdoctoral à UH qui est également affilié à l'Université normale de Chine centrale, a déclaré que le nouveau catalyseur de réaction de dégagement d'oxygène était associé à un catalyseur de réaction de dégagement d'hydrogène précédemment rapporté de nanotiges de nickel-molybdène-nitrure.

Les catalyseurs ont été intégrés dans un électrolyseur alcalin à deux électrodes, qui peut être alimenté par la chaleur perdue via un dispositif thermoélectrique ou par une pile AA.

Tensions de cellule nécessaires pour produire une densité de courant de 100 milliampères par centimètre carré (une mesure de la densité de courant, ou mAcm ^-2 ) variait de 1,564 V à 1,581 V.

La tension est importante, Yu a dit, car si une tension d'au moins 1,23 V est nécessaire pour produire de l'hydrogène, le chlore est produit à une tension de 1,73 V, ce qui signifie que l'appareil devait être capable de produire des niveaux significatifs de densité de courant avec une tension entre les deux niveaux.