Chia nước là gì?

Tách nước là quá trình phá vỡ hợp chất hóa học của nước thành các yếu tố cấu thành của hydro và oxy.Có nhiều cách tiếp cận để phân tách nước, phổ biến nhất trong số đó là điện phân, trong đó một dòng điện được truyền qua nước để tạo ra các ion hydro và oxy.Mặc dù nhiều phương pháp phân tách nước không tiết kiệm năng lượng về năng lượng cần thiết để tách hydro và oxy khỏi nước so với năng lượng có thể được lấy từ sau từ hydro tinh khiết, nhưng quá trình này được coi là một sự thay thế tiềm năng để thay thếsự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.Các ứng dụng sử dụng năng lượng mặt trời và các chất xúc tác hóa học mới để phân chia nước cung cấp một phương pháp đầy hứa hẹn để tạo ra mức tăng năng lượng ròng tái tạo mà không tạo ra khí thải nhà kính hoặc các chất gây ô nhiễm khác trong quá trình.chẳng hạn như năng lượng gió, hiện đang được sử dụng để tạo ra dòng điện dưới dạng điện phân mới.Mục tiêu là tạo ra một hệ thống phân tách nước hoàn toàn được thúc đẩy bởi các nguồn năng lượng tái tạo, như ánh sáng mặt trời, làm cho sản xuất hydro cạnh tranh với nhiên liệu hóa thạch.Thách thức trong quá trình này là phát triển các điện cực được làm bằng vật liệu rẻ tiền và bền.Các hợp chất coban và niken borat đã được tìm thấy để tăng hiệu quả và chúng rẻ và dễ sản xuất.Mặc dù các hợp chất điện cực mới này an toàn trong các hệ thống sản xuất nhiên liệu năng lượng mặt trời thương mại, nhưng chúng chưa thể cạnh tranh với hiệu quả của các phương pháp điện phân công nghiệp sử dụng các hợp chất kiềm nguy hiểm làm dung dịch điện phân.dựa trên quá trình quang hợp mà thực vật sử dụng để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học.Mặc dù các hệ thống tự nhiên cho điều này là các hệ thống rất chậm và nhân tạo bắt chước ban đầu nó có hiệu quả dưới 1% khi nghiên cứu bắt đầu vào năm 1972 tại Nhật Bản, các quy trình mới đang tăng mức sản xuất hydro.Các nhà nghiên cứu của Nhật Bản vào năm 2007 đã bắt đầu phủ các điện cực làm bằng silicon vi tinh thể hydro hóa với các hạt nano bạch kim, làm tăng thêm sự ổn định và tuổi thọ của các điện cực và khả năng xúc tác của chúng khi tách nước.Nghiên cứu tương tự tại Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia (NREL) tại Hoa Kỳ nhắm mục tiêu tỷ lệ chuyển đổi hiệu quả hydro thành hydro là 14% trong năm 2015 với độ bền của các điện cực từ 1.000 giờ trong năm 2005 lên 20.000 giờ trong năm 2015.Khi hiệu quả này tăng, chi phí tương ứng của việc sản xuất nhiên liệu hydro giảm, với chi phí sản xuất H

2 năm 2005 ở mức $ 360/kg xuống còn $ 5/kg năm 2015.Ở cấp độ này, việc phân tách nước để sản xuất hydro vẫn đắt hơn gấp ba đến mười lần so với việc tạo ra nhiên liệu dựa trên hydro từ cải cách khí đốt tự nhiên.Nghiên cứu vẫn còn một số khoảng cách để đi trước khi nó cạnh tranh về mặt kinh tế với ngành năng lượng đã được thiết lập.