Kekuatan matahari, angin, dan laut akan segera bergabung untuk menghasilkan bahan bakar hidrogen dengan pembakaran bersih, menurut para peneliti. Tim mengintegrasikan teknologi pemurnian air ke dalam konsep desain baru yang terbukti bisa mengelektrolisis air laut, yang menggunakan arus listrik untuk memisahkan hidrogen dan oksigen dalam molekul air.
Metode baru untuk "pemisahan air laut" ini dapat memudahkan mengubah energi angin dan matahari menjadi bahan bakar yang dapat disimpan dan portabel, menurut Bruce Logan, Profesor Teknik Lingkungan Kappe dan Profesor Universitas Evan Pugh.
"Hidrogen adalah bahan bakar yang bagus, tetapi Anda harus memprodksinya," kata Logan. "Satu-satunya cara yang berkelanjutan untuk melakukannya adalah dengan menggunakan energi terbarukan dan memproduksinya dari air. Anda juga perlu menggunakan air yang orang tidak ingin gunakan untuk hal lain, dan itu akan menjadi air laut. Jadi, cawan suci untuk memproduksi hidrogen akan menggabungkan air laut dan energi angin dan matahari yang ditemukan di lingkungan pesisir dan lepas pantai. "
Meskipun air laut melimpah, namun tidak umum digunakan untuk memilah komponen air. Kecuali jika air didesalinasi sebelum masuk ke elektroliser - langkah ekstra yang mahal - ion klorida dalam air laut berubah menjadi gas klorin beracun, yang akan merusak peralatan dan merembes ke lingkungan.
Untuk mencegah hal ini, para peneliti memasukkan membran tipis semipermeabel, yang awalnya dikembangkan untuk memurnikan air dalam proses perawatan reverse osmosis (RO). Membran RO menggantikan membran penukar ion yang biasa digunakan dalam elektroliser.
"Ide di balik RO adalah Anda memberikan tekanan yang sangat tinggi pada air dan mendorongnya melalui membran dan menjaga ion klorida tetap di belakang," kata Logan.
Dalam sebuah electrolyzer, air laut tidak lagi didorong melalui membran RO, tetapi ditampung olehnya. Membran digunakan untuk membantu memisahkan reaksi yang terjadi di dekat dua elektroda yang terendam - anoda bermuatan positif dan katoda bermuatan negatif - yang dihubungkan oleh sumber daya eksternal. Ketika daya dihidupkan, molekul air mulai membelah di anoda, melepaskan ion hidrogen kecil yang disebut proton dan menciptakan gas oksigen. Proton kemudian melewati membran dan bergabung dengan elektron di katoda untuk membentuk gas hidrogen.
Dengan menyisipkan membran RO, air laut disimpan di sisi katoda, dan ion klorida terlalu besar untuk melewati membran dan mencapai anoda, sehingga mencegah produksi gas klor.
Tetapi dalam pemisahan air, Logan mencatat, garam lain sengaja dilarutkan ke dalam air untuk membuatnya menjadi konduktif. Membran penukar ion, yang menyaring ion dengan muatan listrik, memungkinkan ion garam melewatinya. Membran RO tidak.
"Membran RO menghambat gerakan garam, tetapi satu-satunya cara Anda menghasilkan arus di sirkuit adalah karena ion bermuatan di air bergerak di antara dua elektroda," kata Logan.
