Дослідники з Інституту біоенергії та біопроцесів Ціндао (QIBEBT) і Технічного інституту фізики та хімії при Китайській академії наук (CAS) представили альтернативний метод отримання хлору. Система використовує осмотичну енергію промислових розсолів, усуваючи потребу у зовнішньому джерелі електроживлення на етапі електрохімії. Подробиці дослідження опубліковано в журналі Nature Communications.
Виробництво хлору є фундаментальним процесом для сучасної промисловості, проте традиційний метод електролізу потребує величезних витрат електроенергії. Водночас утилізація хлоридовмісних стічних вод (розсолів) залишається екологічною та економічною проблемою для підприємств.
Щоб одночасно вирішити обидві проблеми, китайські хіміки розробили модульну систему, що працює за принципом осмосу. Пристрій перетворює хімічну енергію, приховану в різниці концентрацій розчинів, на електричну, яка одразу витрачається на електрохімічне розщеплення речовин. Ключовим елементом конструкції стала спеціально створена мембрана на основі сульфонованого ковалентного органічного каркасу (COF). Вона забезпечує швидкий транспорт протонів, але ефективно блокує іони металів, захищаючи отриману кислоту від забруднення.
Для підтримки безперервної роботи вчені впровадили оборотну окисно-відновну пару Ag/AgCl з періодичним перемиканням електродів. Під час експериментів з імітацією кислотних відходів прототип показав такі результати:
- Продуктивність: близько 150 літрів хлору та водню на квадратний метр за годину (150 L·m⁻²·h⁻¹).
- Стабільність: безперервна робота протягом 7 днів без деградації характеристик.
Систему також протестували на стічних водах опріснювальних установок і морській воді, що підтвердило її працездатність, хоча й із нижчою продуктивністю.
Як зазначив професор Гао Цзюнь (Gao Jun), автор-кореспондент дослідження, головна перевага розробки — сумісність із уже наявною промисловою інфраструктурою, зокрема з установками дифузійного діалізу. Це відкриває шлях до масштабування технології та створення низьковуглецевих виробництв, у яких відходи перетворюються на цінну сировину та джерело енергії.
