Технології

Проточні електроди виробляють водень в 50 разів швидше

При електролізі струм, пропущений через воду, розбиває її на газоподібний водень і кисень, що може виявитися зручним способом накопичення надлишкової енергії від вітру або сонця.

Водень можна зберігати і використовувати в якості палива пізніше, коли сонце зайде або вітер стане спокійним.

Ефективність електролізу

На жаль, без такого доступного за ціною накопичувача енергії, як цей, мільярди ватів відновлюваної енергії щорічно витрачаються даремно.

Для того щоб водень став розв’язанням проблеми зберігання, електроліз, який розщеплює воду, повинен бути набагато більш доступним та ефективним, говорить Бен Вайлі, професор хімії в Університеті Дьюка. І у нього і його команди є кілька ідей про те, як це зробити.

Вайлі і його лабораторія нещодавно протестували три нових матеріали, які можна використовувати в якості пористого, проникаючого електрода для підвищення ефективності електролізу. Їх метою було збільшити площу поверхні електрода для проведення реакцій, уникаючи при цьому захоплення утворених бульбашок газу.

«Максимальна швидкість, при якій утворюється водень, обмежена бульбашками, блокуючими електрод — буквально блокують воду від попадання на поверхню і розщеплення», — сказав Вайлі.

У статті, опублікованій 25 травня в журналі «Advanced Energy Materials», вони порівняли три різні конфігурації пористого електрода, через який може протікати лужна вода при протіканні реакції.

Вони виготовили три види проточних електрода, кожен з яких являє собою 4-міліметровий квадрат з губчатого матеріалу, товщиною всього в один міліметр. Один з них був виготовлений з нікелевої піни, інший — з «фетру», виготовленого з нікелевих мікроволокон, а третій — з фетру, виготовленого з нікелево-мідних нанодротів.

Пропускаючи струм через електроди протягом п’яти хвилин, вони виявили, що фетр з нікель-мідного нанодроту спочатку виробляє водень більш ефективно, оскільки його поверхня має більшу площу, ніж у двох інших матеріалів. Але протягом 30 секунд його ефективність впала, оскільки матеріал забився бульбашками.

Нікель-пінний електрод найкраще дозволяв бульбашкам виходити, але його поверхня мала значно меншу площу, ніж у двох інших електродів, що робило його менш продуктивним.

Найефективнішим виявився фетр з мікрофібри нікелю, який виробляв більше водню, ніж нанодротовий фетр, незважаючи на те, що площа поверхні для реакції була на 25 % менше.

В ході 100-годинного випробування мікроволокниста повсть виділяла водень при щільності струму 25 000 міліампер на квадратний сантиметр. При такому темпі він був би в 50 разів продуктивніше, ніж звичайні лужні електролізери, що використовуються в цей час для електролізу води, підрахували дослідники.

Найдешевший спосіб отримання промислового водню зараз — це не розділення води, а розподіл природного газу (метану) дуже гарячою парою — енергоємний підхід, при якому на кожну тонну виробленого водню створюється від 9 до 12 тонн С02, не рахуючи енергії, необхідної для створення 1000-градусної пари за Цельсієм.

Вайлі сказав, що комерційні виробники електролізерів для води можуть поліпшити структуру своїх електродів, грунтуючись на тому, що дослідила його команда. Якби вони змогли значно збільшити виробництво водню, вартість водню, виробленого з розщепленої води, могла б знизитися, можливо, навіть настільки, щоб зробити його доступним рішенням для зберігання відновлюваної енергії.

Натхнення: econet.ru

Кнопка «Наверх»
Закрыть