A disponibilidade limitada de recursos de água doce, representando apenas aproximadamente 3,5% do total de água da Terra, enfatizou a importância da utilização abundante de água do mar para reciclagem energética. A dessalinização da água do mar apresenta uma solução viável para resolver a escassez de recursos de água potável; no entanto, os métodos tradicionais, como a destilação e o tratamento por membrana, são frequentemente dispendiosos.
A aceleração de uma economia energética baseada no hidrogénio é crucial para alcançar a neutralidade carbónica e atingir o pico das emissões de carbono. Em linha com isto, o "Plano de Acção para o Pico do Carbono até 2030" emitido pelo Conselho de Estado enfatiza a necessidade de se concentrar na produção de hidrogénio de energia renovável de baixo custo e na inovação tecnológica. Destaca também a importância de acelerar a investigação, o desenvolvimento e as aplicações de demonstração da tecnologia do hidrogénio em vários sectores, como a indústria, os transportes e a construção.
A água do mar difere significativamente da água doce, constituindo aproximadamente 96,5% da água da Terra e contendo uma mistura complexa de 92 produtos químicos e elementos. A salinidade da água do mar é de cerca de 35 PSU (35‰), com íons de sódio, magnésio, cálcio, potássio, cloro e sulfato compreendendo mais de 99% de seu conteúdo total de sal. A produção de hidrogênio a partir da água do mar enfrenta desafios devido à presença de numerosos íons, microorganismos e partículas, que podem levar a problemas como competição em reações adversas, desativação de catalisadores e incrustações de membranas.
Duas abordagens tecnológicas distintas foram desenvolvidas para a produção de hidrogénio a partir da água do mar: produção direta e produção indireta. A produção direta envolve eletrólise ou fotólise da água. As principais instituições de pesquisa em todo o mundo, incluindo a Academia Chinesa de Ciências, o Centro Nacional de Pesquisa Científica da França, a Universidade de Tecnologia Tohoku do Japão, a Universidade de Tecnologia Química de Pequim, o Conselho de Pesquisa Científica e Industrial da Índia e a Universidade de Houston, estão ativamente envolvidas em pesquisas diretas. pesquisa de produção de hidrogênio. A produção indireta, por outro lado, combina tecnologias de dessalinização da água do mar com processos hidrolíticos como eletrólise, fotólise e pirólise.
Atualmente, mais de 90% do hidrogénio mundial é produzido a partir de fontes de energia baseadas em carbono, como o carvão e o gás natural. No entanto, há um interesse crescente na produção de hidrogénio com base na água, tendo em conta as implicações futuras da neutralidade carbónica e a escassez de recursos de água doce. A "tecnologia de produção de hidrogênio por eletrólise direta da água do mar in situ sem dessalinização" possui imenso significado teórico, tecnológico e estratégico.
Em julho deste ano, o Instituto de Tecnologia e Engenharia de Materiais de Ningbo, Academia Chinesa de Ciências, relatou um desenvolvimento inovador na produção de hidrogênio a partir da água do mar por meio de eletrólise de alta temperatura usando uma célula de combustível tubular plana de óxido sólido. A equipe de pesquisa alcançou uma impressionante eficiência de conversão de energia de 72,47% sem a necessidade de catalisadores de metais nobres. Experimentos de longo prazo demonstraram mudanças mínimas na estrutura, composição e desempenho da célula, enquanto a voltagem eletrolítica permaneceu significativamente mais baixa do que a das células à temperatura ambiente.
Os pesquisadores conduziram a eletrólise a 750 graus passando o hidrogênio, atuando como gás de arraste, através da célula eletrolítica de óxido sólido contendo água do mar volatilizada e transportada das águas costeiras da cidade de Ningbo. Ao aquecer e evaporar previamente a água do mar, evitou-se que a maioria das impurezas entrasse em contato direto com o eletrolisador, minimizando o risco de danos.
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