宾夕法尼亚州立大学蒂姆·施利 这是离子运动如何受到反渗透膜和阳离子交换膜影响的直观图示
海水中的氯离子不能通过反渗透膜氧化成氯气
信用:洛根研究集团 宾夕法尼亚州立大学的一组研究人员称，太阳能、风能和海洋能可能很快结合起来生产清洁燃烧的氢燃料
该团队将水净化技术集成到一个新的海水电解槽概念验证设计中，该设计使用电流来分离水分子中的氢和氧
环境工程教授布鲁斯·洛根和埃文·普格大学教授表示，这种“海水分裂”的新方法可以更容易地将风能和太阳能转化为可储存和便携的燃料
洛根说:“氢是一种很好的燃料，但你必须制造它。”
“唯一可持续的方法是使用可再生能源并从水中生产
你还需要使用人们不想用来做其他事情的水，那就是海水
因此，生产氢气的圣杯将是把海水、风能和太阳能结合起来，这些在沿海和近海环境中都可以找到
" 尽管海水丰富，但它并不常用于分水
除非水在进入电解槽之前被脱盐——这是一个昂贵的额外步骤——否则海水中的氯离子会变成有毒的氯气，从而使设备退化并渗入环境中
为了防止这种情况，研究人员插入了一个薄的半透膜，最初是为了在反渗透处理过程中净化水而开发的
反渗透膜取代了电解槽中常用的离子交换膜
洛根说:“反渗透背后的想法是，你给水施加一个非常高的压力，推动它通过膜，把氯离子留在后面。”
在电解槽中，海水不再被推过反渗透膜，而是被反渗透膜所包含
薄膜用于帮助分离两个浸没电极附近发生的反应，这两个电极是带正电荷的阳极和带负电荷的阴极，由外部电源连接
当电源打开时，水分子开始在阳极分裂，释放出称为质子的微小氢离子，并产生氧气
然后质子穿过膜，在阴极与电子结合形成氢气
反渗透膜插入后，海水留在阴极侧，氯离子太大，无法通过膜到达阳极，避免了氯气的产生
但洛根指出，在水分解过程中，其他盐类被有意溶解在水中，以帮助其导电
通过电荷过滤离子的离子交换膜允许盐离子通过
反渗透膜不
宾夕法尼亚州立大学的研究人员称，使用这种海水电解槽设计，海水可以转化为氢燃料
信用:泰勒亨德森 洛根说:“反渗透膜抑制盐的运动，但在电路中产生电流的唯一方式是因为水中的带电离子在两个电极之间移动。”
由于较大离子的运动受到反渗透膜的限制，研究人员需要看看是否有足够的小质子通过孔来保持高电流。
洛根说:“基本上，我们必须证明看起来像土路的东西可能是州际公路。”
“我们必须证明，当两个电极之间有一层膜不允许盐离子来回移动时，我们可以通过两个电极获得大量电流
" 通过最近发表在《能源与环境科学》上的一系列实验，研究人员测试了两种市售反渗透膜和两种阳离子交换膜，阳离子交换膜是一种允许系统中所有带正电荷的离子移动的离子交换膜
测试每种膜对离子运动的抵抗力、完成反应所需的能量、氢气和氧气的产生、与氯离子的相互作用和膜劣化
洛根解释说，虽然一个反渗透膜被证明是一条“土路”，但另一个膜与阳离子交换膜相比表现良好
研究人员仍在调查为什么这两种反渗透膜会有如此大的差异
“这个想法可以行得通，”他说
“我们不知道为什么这两种膜的功能如此不同，但这是我们将要弄清楚的
" 最近，研究人员从国家科学基金会获得了30万美元的资助，继续研究海水电解
洛根希望他们的研究将在减少全球二氧化碳排放方面发挥关键作用
“世界正在寻找可再生氢，”他说
“例如，沙特阿拉伯已经计划建造一个价值50亿美元的使用海水的氢设施
现在，他们必须淡化海水
也许他们可以用这个方法来代替
"
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