การแยกน้ำคืออะไร?

การแยกน้ำเป็นกระบวนการของการทำลายสารเคมีของน้ำให้เป็นองค์ประกอบส่วนประกอบของไฮโดรเจนและออกซิเจนมีหลายวิธีในการแยกน้ำซึ่งพบได้บ่อยที่สุดในหมู่พวกเขาคืออิเล็กโทรไลซิสซึ่งกระแสไฟฟ้าถูกส่งผ่านน้ำเพื่อผลิตไฮโดรเจนและไอออนออกซิเจนแม้ว่าวิธีการแยกน้ำหลายวิธีไม่ได้ประหยัดพลังงานในแง่ของพลังงานที่จำเป็นในการแยกไฮโดรเจนและออกซิเจนออกจากน้ำเมื่อเทียบกับพลังงานที่สามารถได้รับในภายหลังจากไฮโดรเจนบริสุทธิ์สำหรับเชื้อเพลิง แต่กระบวนการนี้ก็ถูกมองว่าเป็นทางเลือกที่เป็นไปได้ในการแทนที่ Aการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลแอปพลิเคชั่นที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์และตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมีใหม่เพื่อแยกน้ำให้เป็นวิธีการที่มีแนวโน้มในการผลิตพลังงานทดแทนพลังงานทดแทนโดยไม่ต้องผลิตก๊าซเรือนกระจกหรือมลพิษอื่น ๆ ในกระบวนการ

การแยกน้ำโฟโตคะตาไลติกโดยใช้พลังงานของแสงหรือใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนอื่น ๆเช่นกำลังพลังงานลมกำลังถูกนำมาใช้เพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าในรูปแบบใหม่ของอิเล็กโทรไลซิสเป้าหมายคือการสร้างระบบการแยกน้ำที่เติมเชื้อเพลิงโดยแหล่งพลังงานหมุนเวียนเช่นแสงแดดทำให้การผลิตไฮโดรเจนสามารถแข่งขันกับเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ความท้าทายในกระบวนการคือการพัฒนาขั้วไฟฟ้าที่ทำจากวัสดุราคาไม่แพงและทนทานสารประกอบโคบอลต์และนิกเกิล Borate พบว่ามีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นและราคาถูกและง่ายต่อการผลิตแม้ว่าสารประกอบอิเล็กโทรดใหม่เหล่านี้จะปลอดภัยในระบบการผลิตเชื้อเพลิงพลังงานแสงอาทิตย์ในเชิงพาณิชย์ แต่พวกเขายังไม่สามารถแข่งขันกับประสิทธิภาพของวิธีการทางอิเล็กโทรไลซิสอุตสาหกรรมที่ใช้สารประกอบอัลคาไลที่เป็นอันตรายเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์

กลไกการแยกน้ำที่ให้สัญญามากที่สุดขึ้นอยู่กับกระบวนการสังเคราะห์แสงที่พืชใช้ในการแปลงแสงแดดเป็นพลังงานเคมีในขณะที่ระบบธรรมชาติสำหรับสิ่งนี้เป็นระบบที่ช้าและประดิษฐ์ที่เลียนแบบในตอนแรกมีประสิทธิภาพน้อยกว่า 1% เมื่อการวิจัยเริ่มขึ้นในปี 1972 ในญี่ปุ่นกระบวนการใหม่กำลังเพิ่มระดับการผลิตไฮโดรเจนนักวิจัยชาวญี่ปุ่นในปี 2550 เริ่มเคลือบขั้วไฟฟ้าที่ทำจากซิลิกอนไมโครคริสตัลที่มีไฮโดรเจนกับอนุภาคนาโนของแพลตตินัมซึ่งเพิ่มความเสถียรและอายุการใช้งานของขั้วไฟฟ้าและความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาที่การแยกน้ำ

การวิจัยที่คล้ายกันที่ National Renewable Energy Laboratory (NREL) ในสหรัฐอเมริกาตั้งเป้าหมายที่อัตราการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ไปสู่การแปลงประสิทธิภาพของไฮโดรเจน 14% ในปี 2558 ด้วยความทนทานของขั้วไฟฟ้าเพิ่มขึ้นจาก 1,000 ชั่วโมงในปี 2548 เป็น 20,000 ชั่วโมงในปี 2558 เช่นกันเมื่อประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นต้นทุนที่สอดคล้องกันในการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจะลดลงด้วยค่าใช้จ่ายดอลลาร์สหรัฐ (USD) ต่อกิโลกรัม ($/kg) ต้นทุนในการผลิต H

2

ในปี 2005 ที่ $ 360/kg ลดลงถึง $ 5/kg ในปี 2015 แม้กระทั่งในระดับนี้การแยกน้ำเพื่อผลิตไฮโดรเจนยังคงมีราคาแพงกว่าการสร้างเชื้อเพลิงจากไฮโดรเจนจากการปฏิรูปก๊าซธรรมชาติการวิจัยยังคงมีระยะทางที่ต้องไปก่อนที่จะมีการแข่งขันทางเศรษฐกิจกับภาคพลังงานที่จัดตั้งขึ้น