الإنتاج المشترك الكهربائي الهيدروليكي للهيدروجين والأكسجين وهيدروكسيد الصوديوم وحمض الهيدروكلوريك من مياه البحر عبر التخليق الكهربائي المباشر مع قمع الكلور

إنتاج الهيدروجين هو موضوع اهتمام متزايد كحامل طاقة منخفض الكربون. بينما تظل التقنيات لإنتاج H2 عبر إصلاح الميثان بالبخار وتحليل المياه متطورة جيدًا، فإن استخدام تحليل المياه المالحة يجذب انتباهًا متزايدًا بسبب جدوى إنتاج عدة نواتج مشتركة عالية القيمة، بما في ذلك الأحماض والقواعد وO2. ومع ذلك، فإن الطريقة التقليدية لإنتاج الحمض والقواعد في نفس الوقت باستخدام التحليل الكهربائي عبر الأغشية ثنائية القطب (BMED) تستهلك طاقة كبيرة ولها تكوين عملية معقد. بالإضافة إلى ذلك، من المهم قمع تطور غاز Cl2 وإنتاج HCl بدلاً من ذلك أثناء تحليل المياه المالحة. تحقق هذه الدراسة من أداء وجدوى الاقتصادية لثلاث أنظمة مختلفة لتحليل المياه المالحة: التخليق الكهربائي المباشر (DE) بدون غشاء ثنائي القطب، ونظام غشاء تبادل الأنيونات (AEM)، ونظام غشاء تبادل الكاتيونات (CEM)، باستخدام قطب كهربائي مصنوع من التيتانيوم مغطى بمزيج من المنغنيز والموليبدينوم (MnMo/Ti) الذي يقمع تطور غاز Cl2. تظهر النتائج أن نظام القطب الكهربائي DE-MnMo/Ti أنتج 0.005 مول من H2، 0.0041 مول من O2، 0.37 م من NaOH، و0.2 م من HCl (نقاء ~98%). مقارنةً بتحليل المياه النقية، يوفر تحليل المياه المالحة إمكانيات اقتصادية أعلى بسبب إنتاج منتجات ذات قيمة مضافة، مثل O2 وNaOH وHCl. الإيرادات الناتجة سنويًا باستخدام النهج المقترح هي 4 مرات أعلى من تلك الناجمة عن التحليل الكهربائي القلوي باستخدام المياه النقية، حتى مع أن عائدات H2 أقل مقارنةً بتلك الناتجة عن تحليل المياه. من خلال فتح إمكانية الاستفادة من مياه البحر ذات القيمة المنخفضة لتحليل المياه المالحة، يتم تجنب الاحتياجات الطاقية المرتبطة بإنتاج المياه العذبة عبر عمليات تحلية الطاقة المكثفة. لذلك، تسلط هذه الدراسة الضوء على إمكانية التحليل الكهربائي للمياه المالحة باستخدام نظام القطب الكهربائي DE-MnMo/Ti كمسار مجدي اقتصاديًا وصديق للبيئة لإنتاج H2 وNaOH وHCl وO2.