p O poder do sol, vento e mar podem em breve se combinar para produzir hidrogênio combustível de queima limpa, de acordo com uma equipe de pesquisadores da Penn State. A equipe integrou a tecnologia de purificação de água em um novo projeto de prova de conceito para um eletrolisador de água do mar, que usa uma corrente elétrica para separar o hidrogênio e o oxigênio nas moléculas de água. p Este novo método para "divisão da água do mar" pode tornar mais fácil transformar a energia eólica e solar em um combustível armazenável e portátil, de acordo com Bruce Logan, Kappe Professor de Engenharia Ambiental e Evan Pugh University Professor.

p "O hidrogênio é um ótimo combustível, mas você tem que fazer isso, "Logan disse." A única maneira sustentável de fazer isso é usar energia renovável e produzi-la a partir da água. Você também precisa usar água que as pessoas não querem usar para outras coisas, e isso seria água do mar. Então, o Santo Graal da produção de hidrogênio seria combinar a água do mar e a energia eólica e solar encontradas em ambientes costeiros e offshore. "

p Apesar da abundância de água do mar, não é comumente usado para divisão de água. A menos que a água seja dessalinizada antes de entrar no eletrolisador - uma etapa extra cara - os íons de cloreto na água do mar se transformam em cloro gasoso tóxico, que degrada o equipamento e se infiltra no meio ambiente.

p Para evitar isso, os pesquisadores inseriram um fino, membrana semipermeável, originalmente desenvolvido para purificar água no processo de tratamento por osmose reversa (RO). A membrana RO substituiu a membrana de troca iônica comumente usada em eletrolisadores.

p "A ideia por trás do RO é que você coloca uma pressão muito alta na água e a empurra através da membrana e mantém os íons de cloreto para trás, "Logan disse.

p Em um eletrolisador, a água do mar não seria mais empurrada através da membrana RO, mas contido por ele. Uma membrana é usada para ajudar a separar as reações que ocorrem perto de dois eletrodos submersos - um ânodo com carga positiva e um cátodo com carga negativa - conectados por uma fonte de energia externa. Quando a energia é ligada, moléculas de água começam a se dividir no ânodo, liberando minúsculos íons de hidrogênio chamados prótons e criando gás oxigênio. Os prótons então passam pela membrana e se combinam com os elétrons no cátodo para formar o gás hidrogênio.

p Com a membrana RO inserida, a água do mar é mantida no lado do cátodo, e os íons de cloreto são muito grandes para passar pela membrana e chegar ao ânodo, evitando a produção de gás cloro.

p Mas na rachadura da água, Logan observou, outros sais são dissolvidos intencionalmente na água para ajudar a torná-la condutora. A membrana de troca iônica, que filtra íons por carga elétrica, permite a passagem de íons de sal. A membrana RO não.

p "Membranas RO inibem o movimento do sal, mas a única maneira de gerar corrente em um circuito é porque íons carregados na água se movem entre dois eletrodos, "Logan disse.

p Com o movimento dos íons maiores restritos pela membrana RO, os pesquisadores precisavam ver se havia prótons minúsculos suficientes se movendo através dos poros para manter uma alta corrente elétrica.

p "Basicamente, tivemos que mostrar que o que parecia uma estrada de terra poderia ser uma interestadual, "Logan disse." Tivemos que provar que poderíamos obter uma grande quantidade de corrente através de dois eletrodos quando havia uma membrana entre eles que não permitiria que os íons de sal se movessem para frente e para trás. "

p Por meio de uma série de experimentos publicados recentemente em Energia e Ciência Ambiental , os pesquisadores testaram duas membranas RO comercialmente disponíveis e duas membranas de troca catiônica, um tipo de membrana de troca iônica que permite o movimento de todos os íons carregados positivamente no sistema.

p Cada um foi testado quanto à resistência da membrana ao movimento de íons, a quantidade de energia necessária para completar as reações, produção de gás hidrogênio e oxigênio, interação com íons cloreto e deterioração da membrana.

p Logan explicou que, embora uma membrana RO acabou sendo uma "estrada de terra, "o outro teve um bom desempenho em comparação com as membranas de troca catiônica. Os pesquisadores ainda estão investigando por que havia tanta diferença entre as duas membranas de RO.

p "A ideia pode funcionar, "disse ele." Não sabemos exatamente por que essas duas membranas têm funcionado de forma tão diferente, mas isso é algo que vamos descobrir. "

p Recentemente, os pesquisadores receberam US $ 300, 000 doação da National Science Foundation (NSF) para continuar investigando a eletrólise da água do mar. Logan espera que sua pesquisa desempenhe um papel crítico na redução das emissões de dióxido de carbono em todo o mundo.

p "O mundo está procurando por hidrogênio renovável, "disse ele." Por exemplo, A Arábia Saudita planejou construir uma instalação de hidrogênio de US $ 5 bilhões que usará água do mar. Agora mesmo, eles têm que dessalinizar a água. Talvez eles possam usar esse método. "