海水变燃料与离子膜技术

华中科技大学，徐长发，2017.10.30

近日，美国海军研究实验室科研人员宣称，他们已成功进行了利用海水来制造燃油的试验。

他们也简单地说明了利用海水制造燃油的原理，其主要分为两个关键环节：第一，通过氧化还原反应将海水分解，生成氢气和二氧化碳;第二，将氢气和二氧化碳进行催化合成，生成液态烃，烃是制造燃油的基本原料。

一. 海水分解为氢气和二氧化碳的技术

对于海上这个特殊的环境，海水丰富淡水珍贵。如何用海水，又该制造哪些构成燃料的原材料呢?用海水制造氢气和氧气、制造氢气和一氧化碳气体都不现实，但是利用海水制造氢气和二氧化碳气体是可行的也是方便的，因为在海水中所含二氧化碳的浓度是在空气中的140倍。

下面是利用氧化还原反应将海水生成氢气和二氧化碳气体的原理图，这里采用了离子膜交换技术，这种离子膜交换技术曾经在“氨碱厂的碱渣安全利用”一文中做过有关的介绍。

先看图中的a室。海水进入a室，在直流电阳极作用下

a室的排出物中有氧气，a室中的

会通过阳离子膜进入b室。

再看c室的。海水进入c室，在直流电阴极作用下，c室和b室没有离子交换，c室排出的是碱性水(含氢氧根)和氢气。

最后看图中处于中间位置的b室，由a室进入的与海水中的HCO3反应，

在b室出口，排出气体和酸性的海水，排出CO2的酸性海水与c室排出的碱性水中和辑。总之，在这种装置下，由b室排出二氧化碳气体，由c室排出氢气。

二.利用氢气和二氧化碳气*造烃类物质

利用二氧化碳和氢在铁基催化剂的作用下，可以生成烷烃类物质，烷烃类物质又可以容易地生产出燃油，这在“二氧化碳变燃料”一文中已有介绍，不再赘述。

三。海水变燃料的价值和前景

首先想到的是核动力航母，它电力充足，利用海水制造燃料具有足够的条件。于是航母上生成出来的燃油，可以部分供给舰载机，这样会节省燃料补给的设备和费用。不要小看这个作用，因为它可以节省相当多的费用。所以，这项技术具有战略价值。

再可能想到的是，在海上建造一个核动力的平台，或者再海岸核电站旁建造一个平台，专门利用海水去制造燃料，这也是一个相当不错的想法。

四。离子膜技术的应用

海水变燃料的核心技术有两个：一是电解水技术，这是众所周知的;二是离子膜技术，这是一项新的技术。

离子膜分为“阳膜”和“阴膜”，阳离子可以从高浓度一方通过“阳膜”到达低浓度一方，注意只有阳离子能够通过“阳膜”，阴离子是不能通过的。同理，只能让阴离子通过的是“阴膜”。

离子膜技术和膜技术是精细的新技术，它用于生产化工原料，例如纯碱(一边让钠离子通过，另一边让氢氧根离子

通过，这两种离子合为纯碱)，同理利用离子膜技术可以用于生产其它的盐类。非离子膜用于分子的过滤和渗透。把这两种膜技术结合起来，用于污水处理肯定是十分有效、十分经济、十分方便的。相信在不久的将来，膜技术一定会得到更加广泛的应用。

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