Ученые из КНР разработали технологию производства хлора без электричества
Исследователи из Института биоэнергии и биопроцессов Циндао(QIBEBT) и Технического института физики и химии при Китайской академии наук(CAS) представили альтернативный метод получения хлора. Система используетосмотическую энергию промышленных рассолов, полностью исключая необходимость вовнешнем источнике электропитания на этапе электрохимии. Подробностиисследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Производство хлора — фундаментальный процесс для современнойпромышленности, однако традиционный метод электролиза требует огромных затратэлектроэнергии. В то же время утилизация хлоридсодержащих стоков (рассолов)остается экологической и экономической проблемой для предприятий.
Чтобы решить обе проблемы одновременно, китайские химикиразработали модульную систему, работающую на принципе осмоса. Устройствопреобразует химическую энергию, скрытую в разнице концентраций растворов, вэлектрическую, которая тут же расходуется на расщепление веществ. Ключевымэлементом конструкции стала специально созданная мембрана на основесульфонированного ковалентного органического каркаса (COF). Она обеспечиваетбыстрый транспорт протонов, но эффективно блокирует ионы металлов, защищаявосстановленную кислоту от загрязнения.
Для поддержания непрерывной работы ученые внедрили обратимуюокислительно-восстановительную пару Ag/AgCl с периодическим переключениемэлектродов. В ходе экспериментов с имитацией кислотных отходов прототип показалследующие результаты:
- Производительность: около 150 литров хлора и водорода наквадратный метр в час (150 L m⁻² h⁻¹).
- Стабильность: непрерывная работа в течение 7 дней бездеградации характеристик.
Система также была протестирована на сточных водахопреснительных установок и морской воде, доказав свою работоспособность, хотя ис меньшей производительностью.
Как отметил профессор Гао Цзюнь (Gao Jun),автор-корреспондент исследования, главное преимущество разработки —совместимость с уже существующей промышленной инфраструктурой, например, сустановками диффузионного диализа. Это открывает путь к масштабированиютехнологии и созданию низкоуглеродных производств, где отходы превращаются вценное сырье и энергию.
Источник:english.cas.cn