กรดไฮบริด-กระแสไฟฟ้าน้ำอัลคาไลน์คืออะไร

การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าด้วยกรดไฮบริด-เป็นเทคโนโลยีไฟฟ้าเคมีแบบใหม่ มันสร้างก๊าซไฮโดรเจนจากน้ำ มันทำงานแตกต่างจากเทคโนโลยีอิเล็กโทรลิซิสน้ำแบบดั้งเดิม ระบบอิเล็กโทรไลซิสแบบดั้งเดิมใช้อิเล็กโทรไลต์เพียงประเภทเดียวเท่านั้น พวกมันทำงานโดยมีสภาวะเป็นด่างหรือเป็นกรดภายในเซลล์อิเล็กโทรไลซิสทั้งหมด กรดไฮบริด-อิเล็กโทรไลซิสในน้ำอัลคาไลน์ใช้อิเล็กโทรไลต์สองตัวที่แยกจากกัน ห้องเซลล์หนึ่งห้องบรรจุสารละลายที่เป็นกรด ห้องเซลล์อีกห้องหนึ่งมีสารละลายอัลคาไลน์ เมมเบรนพิเศษตั้งอยู่ระหว่างห้องทั้งสอง เมมเบรนนี้จะหยุดกรดและด่างไม่ให้เป็นกลางซึ่งกันและกัน

การตั้งค่าพิเศษนี้ช่วยให้ปฏิกิริยาเคมีแต่ละครึ่งเกิดขึ้นในสภาวะ pH ที่ดีที่สุด ปฏิกิริยาวิวัฒนาการของไฮโดรเจน (HER) เกิดขึ้นในห้องที่เป็นกรด ปฏิกิริยา HER ทำงานเร็วขึ้นในสภาพแวดล้อมของของเหลวที่เป็นกรด ปฏิกิริยาวิวัฒนาการของออกซิเจน (OER) เกิดขึ้นในห้องอัลคาไลน์ ปฏิกิริยา OER จะทำงานเร็วขึ้นในสภาพแวดล้อมของเหลวที่เป็นด่าง ปฏิกิริยาเคมีทุกชนิดทำงานภายใต้สภาวะจลน์ที่ดี

ห้องทั้งสองห้องมีค่า pH ที่แตกต่างกัน ความแตกต่างนี้ก่อให้เกิดการไล่ระดับศักย์ทางเคมี การไล่ระดับสีนี้จะเปลี่ยนศักยภาพของอิเล็กโทรดไฮโดรเจนแบบพลิกกลับได้บนอิเล็กโทรดทั้งสอง การเปลี่ยนแปลงนี้ช่วยลดแรงดันไฟฟ้าภายนอกที่จำเป็นในการแยกโมเลกุลของน้ำ ระบบจะรวมพลังงานศักย์เคมีและพลังงานไฟฟ้าเข้าด้วยกัน การรวมกันนี้จะช่วยลดการใช้พลังงานทั้งหมดของกระบวนการ

เมมเบรนแบบไบโพลาร์ (BPM) BPM เป็นส่วนสำคัญของระบบ มีชั้นแลกเปลี่ยนไอออนบวก (CEL) และชั้นแลกเปลี่ยนไอออน (AEL) สองชั้นประสานกัน ตัวเร่งปฏิกิริยาการแยกตัวของน้ำจะอยู่ที่รอยต่อของสองชั้น BPM จะสร้างโปรตอนและไฮดรอกไซด์ไอออนภายใต้โพลาไรเซชันแบบรีเวิร์ส- โปรตอนเคลื่อนที่เข้าไปในห้องที่เป็นกรด ไอออนของไฮดรอกไซด์จะเคลื่อนที่เข้าไปในห้องอัลคาไลน์ BPM ช่วยให้การไล่ระดับ pH คงที่ภายในเซลล์อิเล็กโทรลิซิส

ขั้วไฟฟ้า ขั้วบวกจะถูกวางไว้ในห้องอัลคาไลน์ ขั้วบวกรองรับปฏิกิริยา OER วัสดุที่มีนิกเกิล-เป็นวัสดุพื้นฐานทั่วไปสำหรับขั้วบวก ตาข่ายทอนิกเกิลเป็นแพลตฟอร์มที่เชื่อถือได้สำหรับงานอิเล็กโทรด แคโทดจะถูกวางไว้ในห้องที่เป็นกรด แคโทดรองรับปฏิกิริยา HER ตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยไฟฟ้าแบบสองฟังก์ชันสามารถขับเคลื่อนทั้งปฏิกิริยา HER และ OER อิเล็กโทรดนาโนลวดโคบอลต์-นิกเกิลฟอสไฟด์มีประสิทธิภาพแบบสองฟังก์ชันนี้

การทดสอบการวิจัยจำนวนมากพิสูจน์ว่าเทคโนโลยีนี้มีประสิทธิภาพการทำงานที่ดีขึ้น ความเร็วในการผลิตไฮโดรเจนสูงกว่าอิเล็กโทรไลซิสแบบอัลคาไลน์แบบดั้งเดิมถึงสี่เท่าที่ 2.2 V โดยการใช้พลังงานลดลงประมาณ 30% ที่ความหนาแน่นกระแส 200 mA/cm² ระบบมีความหนาแน่นกระแส 200 mA/cm² ด้วยแรงดันไฟฟ้าเซลล์เพียง 1.39 V ประสิทธิภาพนี้ดีกว่าอิเล็กโทรไลเซอร์น้ำแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่ การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าแบบอสมมาตรโดยใช้ BPM{10}} เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับระบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนแบบดั้งเดิมและระบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออน

เทคโนโลยีนี้สนับสนุนการออกแบบและการผลิตอิเล็กโตรไลเซอร์ขนาดใหญ่- ช่วยให้สามารถปรับองค์ประกอบอิเล็กโทรไลต์ได้อย่างยืดหยุ่น ระบบสามารถทำงานร่วมกับเครื่องเร่งปฏิกิริยาด้วยไฟฟ้าขั้นสูงล่าสุดได้ ระบบมีความสามารถในการทำงานในระยะยาว-ที่มั่นคง อิเล็กโทรไลเซอร์หมุนเวียนเพียงตัวเดียวทำงานได้อย่างเสถียรนานกว่า 25 ชั่วโมง โดยจะรักษาความหนาแน่นกระแส 10 mA/cm² ที่ 1.550 V นอกจากนี้ ระบบยังสามารถทำงานกับพลังงานแสงอาทิตย์ที่แรงดันไฟฟ้า 0.908 V ได้อีกด้วย

ติดต่อได้เลย