然而，由于海水混合了氫、氧、鈉和許多其他元素，使得利用化學(xué)反應(yīng)提取氫氣變得有些困難。而且，在制氫完成后是否會創(chuàng)造有危險性的高鹽，并把高濃度的有毒氯氣放回了海洋環(huán)境。這些問題都有待解決，因此目前有許多科學(xué)家在致力于這方面的研究。

近期，由美國能源部SLAC國家加速器實驗室和斯坦福大學(xué)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊就找到了一種新方法，通過雙膜系統(tǒng)和電力直接從海水中“排出”氫氣，而且不會產(chǎn)生大量有害物質(zhì)。最新研究成果已于近期發(fā)表在了《焦耳》雜志上。

研究人員Adam Nielander說：“如今，許多水制氫系統(tǒng)都試圖使用單層或單層膜。我們的研究將兩層結(jié)合在一起。這些膜結(jié)構(gòu)使我們能夠在實驗中控制海水中離子的移動方式。”

為了處理海水，該團(tuán)隊實施了雙層膜系統(tǒng)，并使用電解對其進(jìn)行了測試，電解是一種使用電力驅(qū)動離子或帶電元素以進(jìn)行所需反應(yīng)的方法。SLAC和斯坦福大學(xué)博士后研究員Joseph Perryman說，他們通過控制對海水系統(tǒng)最有害的元素——氯化物來開始他們的設(shè)計。

最理想的膜系統(tǒng)需要執(zhí)行三個主要功能：從海水中分離氫氣和氧氣;僅移動有用的氫和氫氧根離子，同時限制其他海水離子混入;防止不良反應(yīng)。將這三種需求結(jié)合在一起很難，而該團(tuán)隊此次似乎做到了。

在他們的實驗中，質(zhì)子，即正氫離子，穿過其中一個膜層到達(dá)一個可以收集它們的地方，并通過與帶負(fù)電的電極相互作用轉(zhuǎn)化為氫氣。系統(tǒng)中的第二層膜只允許負(fù)離子(如氯離子)通過。

斯坦福大學(xué)化學(xué)工程研究生、合著者Daniela Marin說，作為一種額外的支撐，一個膜層含有固定在膜上的帶負(fù)電荷的基團(tuán)，這使得氯化物等其他帶負(fù)電的離子更難混入不該去的地方。

在該團(tuán)隊的實驗中，帶負(fù)電的膜被證明能高效地阻擋幾乎所有的氯離子，而且他們的系統(tǒng)在運(yùn)行時不會產(chǎn)生漂白劑和氯等有毒副產(chǎn)物。

接下來，該團(tuán)隊計劃通過使用更豐富、更容易開采的材料建造電極和膜來改進(jìn)它們。該團(tuán)隊表示，這種設(shè)計改進(jìn)可以使電解系統(tǒng)更容易擴(kuò)展到為能源密集型活動(如運(yùn)輸部門)生產(chǎn)氫氣所需的規(guī)模。