Разработка технологий для снижения стоимости производства зеленого водорода

02 июня 2023 г. (Новости Наноуэрк) Зеленый водород, который производит водород без использования ископаемого топлива или выбросов углекислого газа, становится все более важным в последние годы в рамках усилий по реализации обезуглероженной экономики. Однако из-за высокой стоимости производства устройств для электролиза воды, производящих зеленый водород, экономическая целесообразность зеленого водорода не очень высока. Разработка технологии, которая резко снижает количество редких металлов, таких как иридий и платина, используемых в устройствах для электролиза воды с мембраной из полимерного электролита, открывает путь к снижению производственных затрат. Исследовательская группа во главе с доктором Хён С. Паком и Сон Чжон Ю из Исследовательского центра водорода и топливных элементов Корейского института науки и технологий (KIST) объявила, что они разработали технологию, которая может значительно уменьшить количество платины и иридий, драгоценные металлы, используемые в защитном слое электродов устройств водного электролиза с мембраной из полимерного электролита, а также обеспечивают производительность и долговечность наравне с существующими устройствами (Прикладной катализ B Защита окружающей среды, «Высокопроизводительный электролизер воды с минимальным использованием металлов платиновой группы: наноструктуры ядро-оболочка нитрид железа-оксид иридия для стабильной и эффективной реакции выделения кислорода»). Форма катализатора изготовлена ​​по новой технологии (красно-иридиевый катализатор/зелено-нитрид железа). (Изображение: Корейский институт науки и технологий) В частности, в отличие от предыдущих исследований, которые были сосредоточены на уменьшении количества иридиевого катализатора при сохранении структуры, использующей большое количество платины и золота в качестве защитного слоя электрода, исследователи заменили драгоценный металл в защитном слое электрода с недорогим нитридом железа, имеющим большую площадь поверхности и равномерно нанесенным поверх него небольшим количеством иридиевого катализатора, что значительно повышает экономическую эффективность устройства для электролиза. Устройство для электролиза воды с мембраной из полимерного электролита представляет собой устройство, которое производит водород и кислород высокой чистоты путем разложения воды с использованием электричества, получаемого из возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, и оно играет роль в снабжении водородом различных отраслей промышленности, таких как сталелитейная и химическая. Кроме того, для преобразования энергии выгодно хранить возобновляемую энергию в виде водородной энергии, поэтому повышение экономической эффективности этого устройства очень важно для реализации зеленой водородной экономики. В типичном устройстве для электролиза есть два электрода, которые производят водород и кислород, а для электрода, генерирующего кислород, который работает в высококоррозионной среде, на поверхность электрода наносится золото или платина в количестве 1 мг/см.2 в качестве защитного слоя для обеспечения долговечности и эффективности производства и 1-2 мг/см2 сверху наносится иридиевый катализатор. Драгоценные металлы, используемые в этих устройствах для электролиза, имеют очень низкие запасы и производство, что является основным фактором, препятствующим широкому внедрению устройств для производства экологически чистого водорода. Схема процесса изготовления электродов для данной разработки. (Изображение: Корейский институт науки и технологий) Чтобы улучшить экономику электролиза воды, команда заменила редкие металлы золото и платину, используемые в качестве защитного слоя для кислородного электрода в устройствах для производства водорода с мембраной из полимерного электролита, на недорогой нитрид железа (Fe2Н). Для этого команда разработала композитный процесс, который сначала равномерно покрывает электрод оксидом железа, имеющим низкую электропроводность, а затем преобразует оксид железа в нитрид железа для повышения его проводимости. Команда также разработала процесс, который равномерно покрывает иридиевый катализатор толщиной около 25 нанометров (нм) поверх защитного слоя нитрида железа, уменьшая количество иридиевого катализатора до менее чем 0.1 мг/см.2, в результате чего получается электрод с высокой эффективностью производства водорода и долговечностью. Разработанный электрод заменяет золото или платину, используемые в качестве защитного слоя для электрода, генерирующего кислород, нитридами неблагородных металлов, сохраняя при этом характеристики, аналогичные существующим коммерческим электролизным установкам, и снижает количество иридиевого катализатора до 10% от существующего уровня. Кроме того, электролизная установка с новыми компонентами проработала более 100 часов, чтобы проверить ее первоначальную стабильность. «Уменьшение количества иридиевого катализатора и разработка альтернативных материалов для платинового защитного слоя необходимы для экономичного и широкого использования устройств для производства зеленого водорода с мембраной из полимерного электролита, и использование недорогого нитрида железа вместо платины имеет большое значение», — сказал он. Доктор Хён С. Пак из KIST. «После дальнейшего наблюдения за производительностью и долговечностью электрода мы применим его к коммерческим устройствам в ближайшем будущем».

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• ПлатонАйСтрим. Анализ данных Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Чеканка будущего с Эдриенн Эшли. Доступ здесь.
• Покупайте и продавайте акции компаний PREIPO® с помощью PREIPO®. Доступ здесь.
• Источник: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=63099.php