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【希望之声2023年6月3日】（希望之声记者启术综合编译） 最近，来自美国能源部SLAC国家加速器实验室、斯坦福大学、俄勒冈大学和曼彻斯特城市大学的科学家团队开发出一种从海洋中提取氢气的方法，成功地将海水转化为燃料。
该研究结果发表在最近的《焦耳》杂志上，或有助于推动生产低碳燃料的努力。科学家们是通过双膜系统和电力输送海水来实现这一目标的。该创新设计被证明，海水在不产生大量有害副产品的情况下成功地产生了氢气。
研究表明，海水中的元素混合物，包括氢、氧、钠等，对地球上的生命至关重要。然而，当试图从中分离氢气用于可持续能源应用时，这种复杂的化学成分对科学家就构成挑战。氢气是一种低碳燃料，目前有多种用途，例如，用于驱动燃料电池电动汽车，以及作为一种长期储能选择——适合储存数周、数月或更长时间的能量以用于电力网格。
许多制造氢气的尝试都是从淡水或脱盐水开始的，但这些方法可能既昂贵又耗能。经过处理的水更容易提炼，因为它周围漂浮的物质更少。然而，该研究人员说，净化水也很昂贵，需要能源，并增加了设备的复杂性。他们表示，另一种选择是天然淡水，但它是地球上更为有限的资源，而且还含有许多对现代技术有问题的杂质。
为了处理海水，该团队实施了双极或双层膜系统。他们通过控制对海水系统最有害的元素——氯化物来开始他们的设计。海水中有许多活性物质可以干扰水制氢反应，而使海水变咸的氯化钠是罪魁祸首之一，因为到达阳极并氧化的氯化物会缩短电解系统的使用寿命。
理想的膜系统执行三个主要功能：从海水中分离氢气和氧气； 帮助仅移动有用的氢离子和氢氧根离子，同时限制其他海水离子；并有助于防止不良反应。 将所有这三者同时捕获是很困难的。该团队的研究旨在探索能够有效结合所有这三种需求的系统。
具体来说，在他们的实验中，作为正氢离子的质子穿过膜层之一到达可以收集它们的地方，并通过与带负电的电极相互作用转化为氢气。系统中的第二层膜仅允许负离子（例如氯离子）通过。作为额外的后盾，一个膜层包含固定在膜上的带负电荷的基团，这使得其他带负电荷的离子（如氯离子）更难移动到它们不应该移动的地方。在该团队的实验中，带负电的膜被证明可以高效阻挡几乎所有的氯离子，并且他们的系统在运行时不会产生漂白剂和氯气等有毒副产物。
除了设计海水制氢膜系统外，该研究还可以更好地了解海水离子如何穿过膜。这些知识也能帮助科学家为其他应用设计更坚固的膜，例如，生产氧气。除了在实验中产生氢气，他们还展示了如何使用双极膜产生氧气。
该团队计划通过使用更丰富且更容易开采的材料来构建电极和膜，从而改进它们。他们表示，这种设计改进可以使电解系统更容易扩展到为能源密集型活动（如交通部门）生产氢气所需的规模。
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