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 использует осмотическую энергию промышленных рассолов, полностью исключая необходимость во внешнем источнике электропитания на этапе электрохимии. Подробности исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Производство хлора — фундаментальный процесс для современной промышленности, однако традиционный метод электролиза требует огромных затрат электроэнергии. В то же время утилизация хлоридсодержащих стоков (рассолов) остается экологической и экономической проблемой для предприятий.

Чтобы решить обе проблемы одновременно, китайские химики разработали модульную систему, работающую на принципе осмоса. Устройство преобразует химическую энергию, скрытую в разнице концентраций растворов, в электрическую, которая тут же расходуется на расщепление веществ. Ключевым элементом конструкции стала специально созданная мембрана на основе сульфонированного ковалентного органического каркаса (COF). Она обеспечивает быстрый транспорт протонов, но эффективно блокирует ионы металлов, защищая восстановленную кислоту от загрязнения.

Для поддержания непрерывной работы ученые внедрили обратимую окислительно-восстановительную пару Ag/AgCl с периодическим переключением электродов. В ходе экспериментов с имитацией кислотных отходов прототип показал следующие результаты:

• Производительность: около 150 литров хлора и водорода на квадратный метр в час (150 L m⁻² h⁻¹).

• Стабильность: непрерывная работа в течение 7 дней без деградации характеристик.

Система также была протестирована на сточных водах опреснительных установок и морской воде, доказав свою работоспособность, хотя и с меньшей производительностью.

Как отметил профессор Гао Цзюнь (Gao Jun), автор-корреспондент исследования, главное преимущество разработки — совместимость с уже существующей промышленной инфраструктурой, например, с установками диффузионного диализа. Это открывает путь к масштабированию технологии и созданию низкоуглеродных производств, где отходы превращаются в ценное сырье и энергию.

Источник: english.cas.cn