La electrólisis directa del agua de mar para producir hidrógeno se mostró en una demostración a escala de laboratorio.

Hay ironía en la novena estrofa del poema de Samuel Taylor ColeridgeLa rima del viejo marinero:

«Agua, agua, por todas partes,

Y todas las tablas se encogieron

agua, agua, por todas partes,

Tampoco para beber una gota.

Así como el agua salada del océano no puede saciar la sed de la gente de mar, tampoco puede satisfacer las necesidades de agua de la emergente economía del hidrógeno. La compleja composición del agua de mar la hace inutilizable para la electrólisis de división de agua convencional a gran escala, un proceso que utiliza electricidad para convertir químicamente el agua en hidrógeno y oxígeno.

Las sales disueltas del agua de mar, aunque abundantes, están sujetas a procesos competitivos distintos de la división del agua dentro de la celda electroquímica, lo que provoca corrosión y reacciones secundarias. El cloruro de sodio, el principal culpable, oscila entre 34 y 37 partes por mil en el agua de mar y forma gas de cloro corrosivo e hidróxido de sodio en condiciones de electrólisis.

Los efectos secundarios de las reacciones químicas que pueden ocurrir en condiciones electroquímicas se ven exacerbados por la coexistencia de otras sales alcalinas, alcalinotérreas y halógenas disueltas, así como carbonatos, boratos y sulfatos, que dan como resultado especies corrosivas similares. Si bien el pretratamiento de desalinización puede, en principio, resolver el desafío de las sales disueltas, la energía adicional requerida hace que este enfoque sea económicamente poco atractivo.

Los intentos anteriores de eliminar estos efectos de reacción y corrosión química nocivos a través de recubrimientos protectores en electrocatalizadores no han demostrado ser suficientemente efectivos para una aplicación práctica de electrólisis de agua de mar.

A pesar de los desafíos, la electrólisis directa del agua de mar se logró recientemente en un demostrador a escala de laboratorio. La arquitectura y los componentes de la celda electroquímica que se muestra en el diagrama lograron esta hazaña a través de un innovador, integrado, en el sitio Instalación de una membrana de purificación de agua.

La membrana está hecha de politetrafluoroetileno permeable al agua y está sumergida en hidróxido de potasio concentrado, que actúa como un electrolito «autohumidificador» (SDE). Esta construcción facilita la difusión espontánea y continua de vapor de agua pura desde el agua de mar menos salina a través de la membrana y lo recoge en el hidróxido de potasio muy salino SDE, lo que permite que se divida electrolíticamente en hidrógeno y oxígeno en compartimentos de cátodo y ánodo separados de la celda. .

En una prueba de concepto, el sistema pudo funcionar durante más de 3200 horas sin fallas a 250 miliamperios por centímetro cuadrado y 2,1 voltios sin reacciones secundarias ni problemas de corrosión en condiciones reales.

Este proceso de electrólisis del agua de mar es un gran avance que podría abrir una amplia gama de aplicaciones potenciales. Por nombrar algunos, al reemplazar el agua de mar con aguas residuales industriales o agua rica en litio del reciclaje de baterías, el proceso puede facilitar la purificación del agua o la recolección de litio, al tiempo que produce hidrógeno.

¡Eso seguramente impresionaría al Anciano Marinero!

Referencia: Heping Xie, et al., A Membrane-Based Seawater Electrolyzer for Hydrogen Production, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05379-5

Crédito de la imagen principal: Cristian Palmer en Unsplash

DEJA UNA RESPUESTA

Por favor ingrese su comentario!
Por favor ingrese su nombre aquí