Расщепление морской воды с использованием биполярной мембраны для производства водорода: обзор

Выбросы обусловливают необходимость экологически безопасных альтернатив. Благодаря своему огромному потенциалу морская вода привлекла внимание как ценный ресурс для производства водорода, особенно в засушливых прибрежных регионах с избытком возобновляемой энергии. Прямой электролиз морской воды представляет собой жизнеспособный вариант, однако сопряжён с такими проблемами, как коррозия, конкурирующие реакции и наличие различных примесей. Для повышения эффективности электролиза морской воды и преодоления этих проблем исследователи обратились к биполярным мембранам (БМ). Эти мембраны создают две различные среды с разными значениями pH и избирательно способствуют диссоциации воды, обеспечивая прохождение протонов и гидроксид-ионов и одновременно выступая барьером для катионов и анионов. Кроме того, наличие катализаторов в месте соединения или на границе раздела БМ может дополнительно ускорять диссоциацию воды. Наряду с термодинамическим потенциалом эффективность системы в значительной степени определяется потенциалом диссоциации воды биполярных мембран. Используя эти уникальные свойства, БМ обеспечивают перспективное решение для повышения общей эффективности процессов электролиза морской воды. В статье рассматривается электролиз с применением БМ, включая механизм диссоциации воды, последние достижения в синтезе БМ и проблемы, возникающие при электролизе морской воды. Кроме того, анализируются перспективные стратегии оптимизации реакции диссоциации воды в БМ, что открывает путь к экологически устойчивому производству водорода из морской воды.