Tehnoloogiate väljatöötamine rohelise vesiniku tootmise kulude vähendamiseks

02. juuni 2023 (Nanowerki uudised) Roheline vesinik, mis toodab vesinikku ilma fossiilkütuseid kasutamata või süsinikdioksiidi emissioonita, on viimastel aastatel muutunud üha olulisemaks osana jõupingutustest dekarboniseeritud majanduse realiseerimiseks. Rohelist vesinikku tootvate vee-elektrolüüsiseadmete kõrge tootmishinna tõttu ei ole rohelise vesiniku majanduslik otstarbekus olnud aga kuigi kõrge. Tehnoloogia väljatöötamine, mis vähendab drastiliselt haruldaste metallide, nagu iriidiumi ja plaatina, hulka, mida kasutatakse polümeer-elektrolüütmembraani vee elektrolüüsiseadmetes, avab tee tootmiskulude vähendamisele. Dr Hyun S. Parki ja Sung Jong Yoo juhitud uurimisrühm Korea teaduse ja tehnoloogia instituudi (KIST) vesiniku- ja kütuseelementide uurimiskeskusest teatas, et on välja töötanud tehnoloogia, mis võib oluliselt vähendada plaatina ja iriidium, väärismetallid, mida kasutatakse polümeer-elektrolüütmembraani vee elektrolüüsiseadmete elektroodide kaitsekihis, ning turvaline jõudlus ja vastupidavus, mis on samaväärne olemasolevate seadmetega (Rakenduskatalüüs B Keskkonnakaitse, "Kõrge jõudlusega veeelektrolüsaator minimaalse plaatinarühma metallikasutusega: raudnitriid-iriidiumoksiid südamiku ja kesta nanostruktuurid stabiilseks ja tõhusaks hapniku eraldumise reaktsiooniks"). Katalüsaatori kuju valmistatud uue tehnoloogiaga (puna-iriidiumkatalüsaator/roheline-raudnitriid). (Pilt: Korea teaduse ja tehnoloogia instituut) Erinevalt varasematest uuringutest, mis keskendusid iriidiumkatalüsaatori koguse vähendamisele, säilitades samal ajal struktuuri, mis kasutab elektroodi kaitsekihina suures koguses plaatinat ja kulda, asendasid teadlased väärismetalli. elektroodide kaitsekihis odava raudnitriidiga, millel on suur pindala ja mis on ühtlaselt kaetud väikese koguse iriidiumkatalüsaatoriga, suurendades oluliselt elektrolüüsiseadme majanduslikku efektiivsust. Polümeerelektrolüütmembraani vee elektrolüüsiseade on seade, mis toodab kõrge puhtusastmega vesinikku ja hapnikku, lagundades vett, kasutades elektrienergiat, mida tarnib taastuvenergia, näiteks päikeseenergia, ning see mängib rolli vesinikuga varustamisel erinevatesse tööstusharudesse, nagu terasetööstus ja kemikaalid. Lisaks on energia muundamisel kasulik salvestada taastuvenergiat vesinikuenergiana, mistõttu on selle seadme majandusliku efektiivsuse tõstmine väga oluline rohelise vesinikumajanduse realiseerimiseks. Tüüpilises elektrolüüsiseadmes on kaks elektroodi, mis toodavad vesinikku ja hapnikku, ning hapnikku genereeriva elektroodi jaoks, mis töötab väga söövitavas keskkonnas, kaetakse elektroodi pind kulla või plaatinaga 1 mg/cm.2 kaitsekihina vastupidavuse ja tootmise efektiivsuse tagamiseks ning 1-2 mg/cm2 pealt on kaetud iriidiumkatalüsaatoriga. Nendes elektrolüüsiseadmetes kasutatavate väärismetallide varud ja toodang on väga madalad, mis on peamine tegur, mis takistab rohelise vesiniku tootmisseadmete laialdast kasutuselevõttu. Selle arenduse elektroodide valmistamise protsessi skeem. (Pilt: Korea Teaduse ja Tehnoloogia Instituut) Vee elektrolüüsi ökonoomsuse parandamiseks asendas meeskond haruldased metallid kulla ja plaatina, mida kasutati hapnikuelektroodi kaitsekihina polümeer-elektrolüütide membraani vesiniku tootmisseadmetes odava raudnitriidiga (Fe).2N). Selleks töötas meeskond välja komposiitprotsessi, mis kõigepealt katab elektroodi ühtlaselt madala elektrijuhtivusega raudoksiidiga ja seejärel muundab raudoksiidi raudnitriidiks, et suurendada selle juhtivust. Töörühm töötas välja ka protsessi, mis katab ühtlaselt umbes 25 nanomeetri (nm) paksuse iriidiumkatalüsaatori raudnitriidi kaitsekihi peale, vähendades iriidiumkatalüsaatori kogust alla 0.1 mg/cm.2, mille tulemuseks on kõrge vesiniku tootmise efektiivsuse ja vastupidavusega elektrood. Väljatöötatud elektrood asendab hapnikku tekitava elektroodi kaitsekihina kasutatava kulla või plaatina mitteväärismetallide nitriididega, säilitades samal ajal olemasolevate kaubanduslike elektrolüüsiseadmetega sarnase jõudluse ja vähendab iriidiumkatalüsaatori kogust 10% -ni olemasolevast tasemest. Lisaks kasutati uute komponentidega elektrolüüsiseadet enam kui 100 tundi, et kontrollida selle esialgset stabiilsust. "Iriidiumkatalüsaatori koguse vähendamine ja alternatiivsete materjalide väljatöötamine plaatina kaitsekihi jaoks on polümeer-elektrolüütmembraani rohelise vesiniku tootmise seadmete säästlikuks ja laialdaseks kasutamiseks hädavajalikud ning odava raudnitriidi kasutamine plaatina asemel on väga oluline," ütles ta. Dr Hyun S. Park of KIST. "Pärast elektroodi jõudluse ja vastupidavuse täiendavat jälgimist rakendame seda lähitulevikus kaubanduslikele seadmetele."

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoAiStream. Web3 andmete luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Tuleviku rahapaja Adryenn Ashley. Juurdepääs siia.
• Ostke ja müüge IPO-eelsete ettevõtete aktsiaid koos PREIPO®-ga. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=63099.php