淡水資源は地球上の総水量の約 3.5% にすぎず、利用可能量が限られているため、豊富な海水をエネルギーリサイクルに利用する重要性が強調されています。 海水淡水化は、飲料水資源の不足に対処するための実行可能な解決策を提供します。 ただし、蒸留や膜処理などの従来の方法はコストがかかることがよくあります。
水素ベースのエネルギー経済の加速は、カーボンニュートラルと炭素排出量のピークを達成するために重要です。 これに沿って、国務院が発表した「2030年までのカーボンピーク行動計画」では、低コストの再生可能エネルギーによる水素製造と技術革新に注力する必要性を強調している。 また、産業、輸送、建設などのさまざまな分野にわたる水素技術の研究、開発、実証応用を加速する重要性も強調しています。
海水は淡水とは大きく異なり、地球の水の約 96.5% を構成し、92 種類の化学物質と元素の複雑な混合物が含まれています。 海水の塩分濃度は約 35 PSU (35 ``) で、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、塩素、硫酸イオンが総塩分量の 99% 以上を占めます。 海水からの水素製造は、多数のイオン、微生物、粒子が存在するため課題に直面しており、有害反応の競合、触媒の失活、膜の汚れなどの問題を引き起こす可能性があります。
海水からの水素製造には、直接製造と間接製造という 2 つの異なる技術的アプローチが開発されています。 直接生産には水の電気分解または光分解が含まれます。 中国科学院、フランス国立科学研究センター、日本の東北工科大学、北京化工大学、インド科学産業研究評議会、ヒューストン大学など、世界中の主要な研究機関が、直接的な研究に積極的に関与している。水素製造の研究。 一方、間接生産では、海水の脱塩技術と電気分解、光分解、熱分解などの加水分解プロセスを組み合わせます。
現在、世界の水素の 90% 以上は、石炭や天然ガスなどの炭素ベースのエネルギー源から生産されています。 しかし、カーボンニュートラルの将来的な影響と淡水資源の不足を考慮して、水ベースの水素製造への関心が高まっています。 「脱塩を伴わないその場海水直接電解水素製造技術」は、理論的、技術的、戦略的意義が極めて大きい。
今年7月、中国科学院寧波材料技術工程研究所は、扁平管状固体酸化物形燃料電池を使用した高温電気分解により海水から水素を製造する画期的な開発を報告した。 研究チームは、貴金属触媒を必要とせずに、72.47% という驚異的なエネルギー変換効率を達成しました。 長期にわたる実験では、セルの構造、組成、性能の変化は最小限であり、電解電圧は室温セルの電圧よりも大幅に低いままであることが実証されました。
研究者らは、寧波市の沿岸海域から揮発して運ばれた海水を入れた固体酸化物型電解槽にキャリアガスとして水素を通すことにより、750度で電気分解を行った。 海水を事前に加熱して蒸発させることで、ほとんどの不純物が電解槽に直接接触するのを防ぎ、損傷のリスクを最小限に抑えました。
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