Yeşil hidrojen üretiminin maliyetini azaltacak teknolojiler geliştirmek

Yeşil hidrojen üretiminin maliyetini azaltacak teknolojiler geliştirmek

Zaman Damgası: 2 Haziran 2023 5:25 AM
Kaynak Düğüm: 2700260
02 Haz 2023 (Nanowerk Haberleri) Fosil yakıtları kullanmadan veya karbondioksit emisyonu olmadan hidrojen üreten yeşil hidrojen, karbondan arındırılmış bir ekonomi gerçekleştirme çabalarının bir parçası olarak son yıllarda giderek daha önemli hale geldi. Ancak yeşil hidrojen üreten su elektroliz cihazlarının üretim maliyetinin yüksek olması nedeniyle yeşil hidrojenin ekonomik fizibilitesi çok yüksek olmamıştır. Polimer elektrolit membranlı su elektroliz cihazlarında kullanılan iridyum ve platin gibi nadir metallerin miktarını büyük ölçüde azaltan bir teknolojinin geliştirilmesi, üretim maliyetlerini düşürmenin yolunu açıyor. Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nün (KIST) Hidrojen ve Yakıt Pili Araştırma Merkezi'nden Dr. Hyun S. Park ve Sung Jong Yoo liderliğindeki bir araştırma ekibi, platin miktarını önemli ölçüde azaltabilen bir teknoloji geliştirdiklerini açıkladı. polimer elektrolit membranlı su elektroliz cihazlarının elektrot koruma tabakasında kullanılan iridyum, değerli metaller ve mevcut cihazlarla eşit düzeyde güvenli performans ve dayanıklılık (Uygulamalı Kataliz B Çevresel, “Minimum platin grubu metal kullanımına sahip yüksek performanslı su elektrolizörü: Kararlı ve verimli oksijen oluşumu reaksiyonu için demir nitrür-iridyum oksit çekirdek-kabuk nanoyapıları”). bir fe2n katalizörünün şekli Yeni teknoloji (kırmızı iridyum katalizörü/yeşil demir nitrür) ile yapılan katalizör şekli. (Resim: Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü) Özellikle, elektrot koruma tabakası olarak büyük miktarda platin ve altın kullanan yapıyı korurken iridyum katalizörü miktarını azaltmaya odaklanan önceki çalışmaların aksine, araştırmacılar değerli metali değiştirdi. elektrot koruma tabakasında, geniş bir yüzey alanına sahip olan ve üzerine az miktarda iridyum katalizörü eşit şekilde kaplanmış, elektroliz cihazının ekonomik verimliliğini büyük ölçüde artıran ucuz demir nitrür. Polimer elektrolit membran su elektroliz cihazı, güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerjiden sağlanan elektriği kullanarak suyu ayrıştırarak yüksek saflıkta hidrojen ve oksijen üreten bir cihazdır ve çelik yapımı ve kimya gibi çeşitli endüstrilere hidrojen tedarikinde rol oynar. Ayrıca yenilenebilir enerjinin hidrojen enerjisi olarak depolanması enerji dönüşümü açısından avantajlıdır bu nedenle bu cihazın ekonomik veriminin arttırılması yeşil hidrojen ekonomisinin gerçekleşmesi için oldukça önemlidir. Tipik bir elektroliz cihazında hidrojen ve oksijen üreten iki elektrot vardır ve oldukça korozif ortamda çalışan oksijen üreten elektrot için elektrotun yüzeyine 1 mg/cmXNUMX hızında altın veya platin kaplanır.2 dayanıklılık ve üretim verimliliği sağlamak için koruyucu bir tabaka olarak ve 1-2 mg/cm2 üzerine iridyum katalizörü kaplanmıştır. Bu elektroliz cihazlarında kullanılan değerli metallerin çok düşük rezervlere ve üretime sahip olması, yeşil hidrojen üretim cihazlarının yaygın olarak benimsenmesini engelleyen önemli bir faktördür. Elektrot üretim sürecinin şeması Bu geliştirme için elektrot üretim sürecinin şeması. (Görsel: Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü) Ekip, su elektrolizinin ekonomisini iyileştirmek için polimer elektrolit membranlı hidrojen üretim cihazlarında oksijen elektrodu için koruyucu bir tabaka olarak kullanılan nadir metaller olan altın ve platini ucuz demir nitrürle (Fe) değiştirdi.2N). Bunu yapmak için ekip, önce elektrodu düşük elektrik iletkenliğine sahip demir oksitle eşit şekilde kaplayan ve ardından iletkenliğini artırmak için demir oksidi demir nitrüre dönüştüren bir bileşik süreç geliştirdi. Ekip ayrıca, demir nitrür koruyucu katmanın üzerinde yaklaşık 25 nanometre (nm) kalınlığında bir iridyum katalizörünü eşit şekilde kaplayan ve iridyum katalizörü miktarını 0.1 mg/cmXNUMX'ün altına düşüren bir süreç geliştirdi.2, yüksek hidrojen üretim verimliliğine ve dayanıklılığa sahip bir elektrotla sonuçlanır. Geliştirilen elektrot, mevcut ticari elektroliz ünitelerine benzer performansı korurken, oksijen üreten elektrot için koruyucu katman olarak kullanılan altın veya platini değerli olmayan metal nitrürlerle değiştiriyor ve iridyum katalizörü miktarını mevcut seviyenin %10'una düşürüyor. Ek olarak, yeni bileşenlerle birlikte elektroliz ünitesi, başlangıç ​​stabilitesinin doğrulanması için 100 saatten fazla çalıştırıldı. "İridyum katalizör miktarının azaltılması ve platin koruyucu tabaka için alternatif malzemelerin geliştirilmesi, polimer elektrolit membranlı yeşil hidrojen üretim cihazlarının ekonomik ve yaygın kullanımı için esastır ve platin yerine ucuz demir nitrürün kullanılması büyük önem taşımaktadır." KIST'ten Dr. Hyun S. Park. "Elektrotun performansını ve dayanıklılığını daha fazla gözlemledikten sonra onu yakın gelecekte ticari cihazlara uygulayacağız."

Zaman Damgası:

Den fazla nanowerk