¿Es químicamente factible extraer Hidrógeno y Oxígeno del agua de mar con electrólisis, luego quemarlos o combinarlos para producir agua pura? En caso afirmativo, ¿cómo se compara esto económicamente con las plantas de desalinización por ósmosis inversa o por destilación al vacío?

Otras respuestas señalaron que la electrólisis del agua de mar produciría hidrógeno, pero en lugar de oxígeno, produciría cloro o hipoclorito de sodio. Estos y otros subproductos relacionados se utilizan en los procesos de tratamiento de agua y fabricación de papel. Existe la posibilidad de recuperar parte del costo del proceso a través de la venta de los productos químicos, pero el sitio de producción puede estar lejos de la industria que compraría el material.

Pensé en otro ángulo a considerar. El área de tierra para una planta de desalinización o electrólisis no siempre es donde queremos usar el agua. Cuando consideramos una región árida, a menudo encontramos que la altitud es muy alta. Solo un ejemplo en el mundo, la esquina noreste de Arizona, el sur de Utah y Nuevo México está muy al interior, y también tiene una altura de más de una milla. Si hacemos agua pura al nivel del mar para usarla en el desierto alto, nuestro modelo económico tiene que permitir un gran esfuerzo para elevar el agua. Que los costos de elevación funcionan. La energía para hacer ese trabajo cuesta dinero.

La única característica tentadora de la generación de gas de hidrógeno es que elevar ese hidrógeno podría estar “libre”. Más ligero que el aire, se elevará por sí solo. Sí, necesitamos tuberías para llevarlo. Mil millas de tuberías. Pero a diferencia del agua líquida, el hidrógeno podría no necesitar ser bombeado.

Así que pensé, ¿es esa economía de suficiente?

La respuesta corta es no.

Dado que la idea es ahorrar los costos operativos del bombeo, entonces la tubería con el hidrógeno probablemente solo se trate de una atmósfera. Esto también mantendría bajo el costo de las tuberías. Deben contener hidrógeno, pero no deben soportar altas presiones.

Si pudiéramos obtener un caudal de 60 pies cúbicos por minuto en la salida en, digamos Kayenta, Arizona, a una altitud de 5,700 pies, en la esquina noreste del estado, en la nación navajo, el costo competitivo del BTU en la tubería El final sería de unos $ 400 dólares por día. El costo bruto de esos BTU durante 20 años solo sería de aproximadamente $ 2.9 millones. Esto representa el rendimiento máximo absoluto de una inversión. Si todo el proyecto fue construido por extranjeros sin costo para los humanos, veinte años de operación de electrólisis no pueden usar más de $ 2.9 millones de dólares en electricidad durante 20 años para obtener agua y energía gratis a unas 500 millas tierra adentro. Se me ocurrió esta figura, asumiendo que construimos nuestra planta de electrólisis en, por ejemplo, Puerto Peñasco, México, y corrimos nuestro oleoducto a lo largo de los derechos de paso de las carreteras.

El rendimiento del agua, con un 100% de captura, sería de menos de 11 acres pies distribuidos en 20 años. La razón es que, aunque las tuberías de hidrógeno aumentan la capacidad neta sobre la del vapor de agua en 9 veces, el gas de hidrógeno es mucho, mucho menos denso que el agua líquida.

No hay racional económico para el proceso propuesto. En todo el mundo, vemos desafíos similares de distancia y altitud. Somalia, desierto de Gobi, Arabia Saudita, Sahara, Australia Central. Las tasas de rendimiento para el agua líquida son insuficientes para sostener a la población que podría hacer uso de la BTU de la quema de hidrógeno. Las presiones y los caudales más altos aumentan el costo de la infraestructura, y el “volcado” de BTU requerido supera ampliamente la recuperación del agua.

Esos ya existen y se llaman celdas de combustible (el proceso de separar el agua en hidrógeno y oxígeno y luego reaccionar juntos para formar agua). Las celdas de combustible se utilizan para generar electricidad, pero aún no son rentables. Las celdas de combustible solo se usan cuando es absolutamente necesario, como cuando se va al espacio. Requieren presiones muy altas, por lo que es difícil construir estas cosas.

Además, el agua de mar es corrosiva debido al cloruro, por lo que no puede usar tuberías normales allí, tendría que usar plástico, monel de titanio, etc., y son demasiado caros de usar como material de construcción en una celda de combustible.

Para una planta de desalinización, solo se puede bombear agua a través de tuberías de plástico (no recuerdo el nombre exacto del material en este momento) y una vez que se ha separado la sal, se vuelve a la tubería de metal.

Si quieres generar electricidad con pilas de combustible utiliza agua normal. Si desea purificar el agua, use una planta de desalinización pero no haga ambas cosas porque lo más probable es que los costos de capital no justifiquen el retorno de la inversión.

Químicamente, claro. Económicamente, no.

Convertir el hidrógeno y el oxígeno en agua es increíblemente simple, solo mézclelos y encienda una chispa, se quemarán y producirán vapor de agua. El desafío es controlar la reacción para que no suceda demasiado rápido y deshacerse de todo el calor producido.

El problema es que la electrólisis requiere mucha energía. Incluso si fuera 100% eficiente, tomaría una tonelada de energía, la física de la cosa lo requiere. RO toma algo de poder, pero mucho, mucho menos que la electrólisis de la misma cantidad de agua. No puedo hablar sobre la destilación al vacío, pero estoy dispuesto a apostar que los costos de energía no serían una fracción de la destilación al vacío. En verdad, sería más barato hervir el agua de mar y condensar los vapores.

Químicamente factible: sí, por supuesto, (la electrólisis se divide perfectamente, la combustión se combina perfectamente); económicamente factible: no. La energía necesaria para eso supera con creces la necesidad de energía para la ósmosis inversa.

Puede comprar una configuración de RO doméstica simple por alrededor de $ 100 y producirá aproximadamente 10 galones de agua pura por $ 1 de electricidad de la red. Hacer lo mismo con la electrólisis y la combustión costaría diez veces más, además de ser más complejo y desordenado (la sal sería difícil de extraer limpiamente).

¡Felicitaciones por pensar fuera de la caja!

Lo que Drew Henry dijo.
La respuesta de Drew Henry a ¿Es químicamente factible extraer hidrógeno y oxígeno del agua de mar con electrólisis, luego quemarlos o combinarlos para producir agua pura? En caso afirmativo, ¿cómo se compara esto económicamente con las plantas de desalinización por ósmosis inversa o por destilación al vacío?

No solo necesita un amplio suministro de hidrógeno, sino que también necesita un amplio suministro de oxígeno. Pero cuando el hidrógeno y el oxígeno coexisten, la forma más estable de coexistir es con H2O, no con H2 + O2.

Por lo tanto, la única forma de tener mucho H2 en la naturaleza es en ausencia de cantidades significativas de O2, y en ese caso no podrá producir agua de todos modos.

[math] 2H_2 + O_2 \ rightarrow 2H_2O [/ math]

Por supuesto, quemar hidrógeno en agua requiere un amplio suministro de hidrógeno y tal suministro de hidrógeno a menudo se produce a partir del agua y convertir el agua en hidrógeno solo para convertirlo de nuevo en agua sería bastante absurdo. Como tal, la construcción de plantas de desalinización probablemente sería más económica, aunque no puedo decir qué tan económicos serían en comparación con otros posibles métodos de adquisición de agua.

Se obtiene agua de la quema de hidrógeno. Todo lo que necesitas es una fuente de hidrógeno y un fósforo.

El problema es que no puede usar esto para hacer agua económicamente, ya que la escasez de agua dulce en muchos lugares es aún más abundante y más barata que un suministro de hidrógeno disponible.

Al electrolizar agua salada se le da hidrógeno y cloro, porque la electronegatividad del oxígeno es mayor que el cloro, de hecho, es mayor que cualquier otro elemento que el flúor. Esto deja hidróxido de sodio en el agua, aunque si deja el cloro, reaccionan para formar hipoclorito de sodio.

Desarmar el agua requiere mucha más energía que la desalinización.

Es 100% factible y se puede hacer en este momento. Desafortunadamente, aunque el agua es muy estable y requiere mucha energía para separar el agua. Debido a que la energía es bastante costosa, esta es probablemente una de las formas menos económicas posibles para crear agua dulce. Otros métodos de desalinización son sin duda más eficientes.

La electrólisis del agua de mar limpia da H2 y Cl2 como han dicho otros, por lo que la respuesta es no. Según tengo entendido, la combustión del hidrógeno en o con el aire para generar electricidad se hace muy ineficiente por la necesidad de encontrar un esquema para eliminar el cloro no deseado, que es a la vez corrosivo y tóxico.

La electrólisis consume mucha energía y solo recuperas una pequeña parte del calor cuando los quemas.

Además, los electrodos de platino se rellenan con sal en poco tiempo.