Razvoj tehnologij za zmanjšanje stroškov proizvodnje zelenega vodika

02. junij 2023 (Nanowerk novice) Zeleni vodik, ki proizvaja vodik brez uporabe fosilnih goriv ali emisij ogljikovega dioksida, je v zadnjih letih postal vse bolj pomemben kot del prizadevanj za uresničitev dekarboniziranega gospodarstva. Vendar pa zaradi visokih proizvodnih stroškov naprav za elektrolizo vode, ki proizvajajo zeleni vodik, ekonomska izvedljivost zelenega vodika ni bila zelo visoka. Razvoj tehnologije, ki drastično zmanjša količino redkih kovin, kot sta iridij in platina, uporabljenih v napravah za elektrolizo vode s polimerno elektrolitno membrano, odpira pot nižjim proizvodnim stroškom. Raziskovalna skupina, ki sta jo vodila dr. Hyun S. Park in Sung Jong Yoo iz Centra za raziskave vodika in gorivnih celic na Korejskem inštitutu za znanost in tehnologijo (KIST), je objavila, da so razvili tehnologijo, ki lahko znatno zmanjša količino platine in iridij, plemenite kovine, ki se uporabljajo v zaščitni plasti elektrod v napravah za vodno elektrolizo s polimerno elektrolitno membrano, ter varno delovanje in vzdržljivost na ravni obstoječih naprav (Uporabljena kataliza B Okolje, »Visoko zmogljiv vodni elektrolizator z minimalno uporabo kovin platinske skupine: nanostrukture železov nitrid–iridijev oksid jedro–lupina za stabilno in učinkovito reakcijo sproščanja kisika«). Oblika katalizatorja izdelana z novo tehnologijo (rdeči iridijev katalizator/zeleni železov nitrid). (Slika: Korejski inštitut za znanost in tehnologijo) Za razliko od prejšnjih študij, ki so se osredotočale na zmanjšanje količine iridijevega katalizatorja ob ohranjanju strukture, ki uporablja veliko količino platine in zlata kot zaščitni sloj elektrode, so raziskovalci zamenjali plemenito kovino v zaščitni plasti elektrode s poceni železovim nitridom, ki ima veliko površino in enakomerno prevlečen z majhno količino iridijevega katalizatorja na vrhu, kar močno poveča ekonomsko učinkovitost naprave za elektrolizo. Naprava za elektrolizo vode s polimerno elektrolitno membrano je naprava, ki proizvaja vodik in kisik visoke čistosti z razgradnjo vode z uporabo električne energije, ki jo dobavlja obnovljiva energija, kot je sončna energija, in ima vlogo pri oskrbi vodika v različnih industrijah, kot sta jeklarska in kemična. Poleg tega je za pretvorbo energije koristno shranjevanje obnovljive energije kot vodikove energije, zato je povečanje ekonomske učinkovitosti te naprave zelo pomembno za uresničitev zelenega vodikovega gospodarstva. V tipični napravi za elektrolizo sta dve elektrodi, ki proizvajata vodik in kisik, pri elektrodi za generiranje kisika, ki deluje v zelo jedkem okolju, pa sta na površini elektrode prevlečena zlato ali platina pri 1 mg/cm2 kot zaščitni sloj za zagotavljanje obstojnosti in proizvodne učinkovitosti ter 1-2 mg/cm2 iridijevega katalizatorja je prevlečen na vrhu. Plemenite kovine, uporabljene v teh napravah za elektrolizo, imajo zelo nizke rezerve in proizvodnjo, kar je glavni dejavnik, ki ovira široko sprejetje naprav za proizvodnjo zelenega vodika. Shema postopka izdelave elektrod za ta razvoj. (Slika: Korejski inštitut za znanost in tehnologijo) Da bi izboljšali ekonomičnost elektrolize vode, je ekipa redki kovini zlato in platino, ki se uporabljata kot zaščitna plast za kisikovo elektrodo v napravah za proizvodnjo vodika s polimerno elektrolitsko membrano, zamenjala s poceni železovim nitridom (Fe2N). Da bi to naredili, je ekipa razvila kompozitni postopek, ki najprej enakomerno prevleče elektrodo z železovim oksidom, ki ima nizko električno prevodnost, nato pa pretvori železov oksid v železov nitrid, da poveča svojo prevodnost. Skupina je razvila tudi postopek, ki enakomerno prevleče iridijev katalizator debeline približno 25 nanometrov (nm) na vrhu zaščitne plasti železovega nitrida, s čimer zmanjša količino iridijevega katalizatorja na manj kot 0.1 mg/cmXNUMX.2, kar ima za posledico elektrodo z visoko učinkovitostjo proizvodnje vodika in vzdržljivostjo. Razvita elektroda nadomešča zlato ali platino, ki se uporablja kot zaščitna plast za elektrodo za generiranje kisika, z nitridi nežlahtnih kovin, hkrati pa ohranja podobno zmogljivost kot obstoječe komercialne elektrolizne enote in zmanjša količino iridijevega katalizatorja na 10 % obstoječe ravni. Poleg tega je enota za elektrolizo z novimi komponentami delovala več kot 100 ur, da se preveri njena začetna stabilnost. "Zmanjšanje količine iridijevega katalizatorja in razvoj alternativnih materialov za platinasto zaščitno plast sta bistvenega pomena za ekonomično in široko uporabo naprav za proizvodnjo zelenega vodika s polimerno elektrolitsko membrano, zato je uporaba poceni železovega nitrida namesto platine zelo pomembna," je dejal. Dr. Hyun S. Park iz KIST. "Po nadaljnjem opazovanju delovanja in vzdržljivosti elektrode jo bomo v bližnji prihodnosti uporabili za komercialne naprave."

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoAiStream. Podatkovna inteligenca Web3. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• Kovanje prihodnosti z Adryenn Ashley. Dostopite tukaj.
• Kupujte in prodajajte delnice podjetij pred IPO s PREIPO®. Dostopite tukaj.
• vir: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=63099.php