Utvikle teknologier for å redusere kostnadene ved grønn hydrogenproduksjon

02. juni 2023 (Nanowerk Nyheter) Grønt hydrogen, som produserer hydrogen uten bruk av fossilt brensel eller utslipp av karbondioksid, har blitt stadig viktigere de siste årene som et ledd i arbeidet med å realisere en avkarbonisert økonomi. Men på grunn av de høye produksjonskostnadene for vannelektrolyseenheter som produserer grønt hydrogen, har ikke den økonomiske gjennomførbarheten av grønt hydrogen vært veldig høy. Utviklingen av en teknologi som drastisk reduserer mengden av sjeldne metaller som iridium og platina som brukes i vannelektrolyseenheter med polymerelektrolyttmembraner, åpner veien for lavere produksjonskostnader. Et forskerteam ledet av Dr. Hyun S. Park og Sung Jong Yoo fra Hydrogen and Fuel Cell Research Center ved Korea Institute of Science and Technology (KIST) annonserte at de har utviklet en teknologi som betydelig kan redusere mengden platina og iridium, edle metaller som brukes i elektrodebeskyttelseslaget til vannelektrolyseenheter med polymerelektrolyttmembran, og sikrer ytelse og holdbarhet på linje med eksisterende enheter (Applied Catalysis B Environmental, "Høyytelses vannelektrolysator med minimal bruk av platinagruppemetall: Jernnitrid-iridiumoksid kjerne-skall nanostrukturer for stabil og effektiv oksygenutviklingsreaksjon"). Katalysatorform laget med den nye teknologien (rød-iridiumkatalysator/grønn-jernnitrid). (Bilde: Korea Institute of Science and Technology) Spesielt, i motsetning til tidligere studier som fokuserte på å redusere mengden iridiumkatalysator og samtidig opprettholde strukturen som bruker en stor mengde platina og gull som elektrodebeskyttelseslaget, erstattet forskerne det edle metallet i elektrodebeskyttelseslaget med billig jernnitrid med stort overflateareal og jevnt belagt en liten mengde iridiumkatalysator på toppen av det, noe som i stor grad øker den økonomiske effektiviteten til elektrolyseanordningen. Polymerelektrolyttmembranvannelektrolyseanordningen er en enhet som produserer høyrent hydrogen og oksygen ved å dekomponere vann ved å bruke elektrisitet levert av fornybar energi som solenergi, og den spiller en rolle i å levere hydrogen til ulike industrier som stålproduksjon og kjemikalier. I tillegg er det fordelaktig for energikonvertering å lagre fornybar energi som hydrogenenergi, så å øke den økonomiske effektiviteten til denne enheten er svært viktig for realiseringen av den grønne hydrogenøkonomien. I en typisk elektrolyseenhet er det to elektroder som produserer hydrogen og oksygen, og for den oksygengenererende elektroden, som opererer i et svært korrosivt miljø, er gull eller platina belagt på overflaten av elektroden med 1 mg/cm2 som et beskyttende lag for å sikre holdbarhet og produksjonseffektivitet, og 1-2 mg/cm2 av iridiumkatalysator er belagt på toppen. De edle metallene som brukes i disse elektrolyseenhetene har svært lave reserver og produksjon, noe som er en viktig faktor som hindrer den utbredte bruken av produksjonsenheter for grønt hydrogen. Skjematisk av elektrodefabrikasjonsprosessen for denne utviklingen. (Bilde: Korea Institute of Science and Technology) For å forbedre økonomien ved vannelektrolyse, erstattet teamet de sjeldne metallene gull og platina brukt som et beskyttende lag for oksygenelektroden i hydrogenproduksjonsenheter med polymerelektrolyttmembran med billig jernnitrid (Fe)2N). For å gjøre det utviklet teamet en komposittprosess som først jevnt belegger elektroden med jernoksid, som har lav elektrisk ledningsevne, og deretter konverterer jernoksidet til jernnitrid for å øke ledningsevnen. Teamet utviklet også en prosess som jevnt belegger en iridiumkatalysator med en tykkelse på omtrent 25 nanometer (nm) på toppen av det beskyttende laget av jernnitrid, noe som reduserer mengden iridiumkatalysator til mindre enn 0.1 mg/cm2, noe som resulterer i en elektrode med høy hydrogenproduksjonseffektivitet og holdbarhet. Den utviklede elektroden erstatter gullet eller platinaet som brukes som et beskyttende lag for den oksygengenererende elektroden med ikke-edle metallnitrider samtidig som den opprettholder tilsvarende ytelse som eksisterende kommersielle elektrolyseenheter, og reduserer mengden av iridiumkatalysator til 10 % av det eksisterende nivået. I tillegg ble elektrolyseenheten med de nye komponentene drevet i mer enn 100 timer for å bekrefte dens opprinnelige stabilitet. "Å redusere mengden av iridiumkatalysator og utvikle alternative materialer for platinabeskyttende laget er avgjørende for økonomisk og utbredt bruk av grønt hydrogenproduksjonsutstyr for polymerelektrolyttmembran, og bruken av billig jernnitrid i stedet for platina er av stor betydning," sa Dr. Hyun S. Park fra KIST. "Etter å ha observert ytelsen og holdbarheten til elektroden, vil vi bruke den på kommersielle enheter i nær fremtid."

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• Minting the Future med Adryenn Ashley. Tilgang her.
• Kjøp og selg aksjer i PRE-IPO-selskaper med PREIPO®. Tilgang her.
• kilde: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=63099.php