Новости химической науки > Очистка сточных вод + выработка водорода

В рамках более широкого проекта по созданию автономного изолированного туалета была разработана электролитическая ячейка, в которой сочетается процесс накопления энергии и очистки воды для ее последующего использования.

Электрохимический подход к очистке воды нельзя назвать исключительно пионерским, однако, в настоящее время, как правило, электрохимию применяют для очистки воды, загрязненной промышленными отходами.

Майкл Хоффман (Michael Hoffmann) с коллегами из Калифорнийского Технологического Института надеется, что разработанный в его группе электрохимический метод расщепления воды может оказаться полезным не только для очистки сточных вод от продуктов жизнедеятельности человека, но и для получения газообразного водорода, что, в конечном итоге может сделать новую систему полезной для применения в областях с недостаточно развитой инфраструктурой.

Электрохимическая система значительно осветляет сточные воды, одновременно при этом выделяя водород. (Рисунок RSC Adv., 2014, 4, 4596; DOI: 10.1039/c3ra46699j)

Хоффман отмечает, что идея концепции работы возникла у него в процессе исследования, посвященного производству солнечного топлива. Как он поясняет, ему показалось малологичным и бессмысленным проводить простую электрохимическую разрядку кислорода в процессе электрохимического расщепления воды – исследователи из группы Хоффмана захотели использовать выделяющиеся активные частицы кислорода для окисления органических соединений, загрязняющих сточные воды.

Главным элементом электрохимической реакции является легированный висмутом электрод из диоксида титана. Помимо водорода в электрохимической реакции образуется также и смесь кислородсодержащих частиц различного состава, которая отличается высокой реакционной способностью. Эти реакционноспособные кислородсодержащие частицы реагируют с содержащимися в моче хлорид-анионами, в результате чего образуются атомы хлора, дезинфицирующие сточные воды, уничтожая содержащиеся в них бактерии и вирусы. После такой обработки вода может быть пригодна для полива посевов или смыва туалета.

Исходящие газы, образующиеся при работе электрохимической ячейки, прежде всего водород и азот, проходят через высокотемпературную твердотельную топливную ячейку, снабженную мембраной для переноса протонов. В этой ячейке происходит реакция паров воды и кислорода при температуре около 200°C, в результате которой выделяется электрический ток, который можно запасать в аккумуляторах и конденсаторах, при это температура, необходимая для протекания этой реакции, поддерживается за счет экзотермической реакции.

Диого Сантос (Diogo Santos), специалист по электрохимическому расщеплению воды из Университета Лиссабона (Португалия) отмечает, что исследование является значительным достижением в области применения электрохимических методов для превращения отходов в энергию в результате простой и дешевой операции.

Источник: RSC Adv., 2014, 4, 4596; DOI: 10.1039/c3ra46699j

метки статьи: #вопросы экологии, #физическая химия, #химическая технология, #электрохимия