Inženýři používají zvukové vlny ke 14násobnému zvýšení produkce zeleného vodíku.
Zvukové vlny výrazně usnadňují extrakci vodíku z vody.
Vědci z University of RMIT v Austrálii vyvinuli inovativní, slibný způsob, jak zvýšit produkci zeleného vodíku faktorem 14 – pomocí zvukových vln elektrolýzou k rozdělení vody.
Podle inženýrů by jejich vynález mohl výrazně snížit náklady na výrobu zeleného vodíku.
„Jedním z hlavních problémů elektrolýzy je vysoká cena použitých elektrodových materiálů, jako je platina nebo iridium,“ uvedl v prohlášení docent RMIT Amgad Rezk., kdo dílo řídil.
„Díky zvukovým vlnám, které značně usnadňují extrakci vodíku z vody, to eliminuje potřebu korozivních elektrolytů a drahých elektrod, jako je platina a iridium. Protože voda není korozivní elektrolyt, můžeme použít mnohem levnější elektrodové materiály, jako je stříbro, vysvětlil Rez.
Výzkum byl publikován v Advanced Energy Material, a byla podána australská provizorní patentová přihláška na ochranu nové technologie, podle vydání.
Jak se elektrolýza používá k výrobě zeleného vodíku?
Elektřina proudí vodou pomocí dvou elektrod, který rozděluje molekuly vody na kyslík a vodík. Tento proces produkuje zelený vodík, který je díky své vysoké energetické náročnosti pouze „malým zlomkem“ celosvětové produkce vodíku.
Jak se tedy vyrábí většina vodíku? Rozštěpením zemního plynu, také známý jako modrý vodík. Zemní plyn vypouští do atmosféry skleníkové plyny.
Ve svém experimentu použili inženýři RMIT vysokofrekvenční vibrace k „rozdělení a dobytí“ jednotlivých molekul vody během elektrolýzy..
„Elektrický výtěžek elektrolýzy se zvukovými vlnami byl cca 14 krát větší než elektrolýza bez nich, při daném vstupním napětí. To odpovídalo množství vyrobeného vodíku,“ uvedla první autorka Yemima Ehrnst.
Průlom je obrovským krokem k použití „nové akustické platformy“
dodal Ernst, že zvukové vlny „také zabránily hromadění bublin vodíku a kyslíku na elektrodách, což výrazně zlepšilo jejich vodivost a stabilitu“.
„Elektrodové materiály používané při elektrolýze podléhají akumulaci vodíku a kyslíku, tvořící vrstvu plynu, což minimalizuje aktivitu elektrod a výrazně snižuje jejich účinnost,“ řekl Dr. Ehrnst. vědec na RMIT School of Engineering.
Profesor Leslie Yeo, jeden z předních vědců, Řekl, že průlom byl obrovským krokem k využití „nové akustické platformy“ pro další aplikace.
„Naše schopnost potlačit nahromadění bublin na elektrodách a rychle je odstranit pomocí vysokofrekvenčních vibrací představuje velký pokrok ve vodivosti a stabilitě elektrod.. S naší metodou můžeme potenciálně zlepšit konverzní výkon, což vede k pozitivní čisté úspoře energie o 27 procento", řekl Yeo z RMIT School of Engineering.
Integrace inovací zvukových vln do současných elektrolyzérů za účelem rozšíření provozu je však náročná, na kterých musí tým pracovat.
Abstrakt studie:
Je představena nová strategie využívající hybridní vysokofrekvenční zvukové vlny (10 MHz) k dramatickému posílení reakce na vývoj vodíku (JEJÍ) v notoricky obtížných neutrálních elektrolytech úpravou jejich stavu koordinace sítě. Jsou zde uvažována praktická omezení spojená se stávající technologií elektrolyzéru, včetně potřeby vysoce korozivních elektrolytů a drahých elektrokatalyzátorů, předefinováním koncepčně špatných vodíkových elektrokatalyzátorů v neutrálních elektrolytech. Zlepšení výkonu HER je přičítáno jedinečné schopnosti intenzivní lokální elektromechanické vazby vyplývající z akustické excitace „zmařit“ tetraedrickou koordinovanou síť vodíkových vazeb molekul vody na rozhraní elektroda-elektrolyt., což má za následek vznik vysoké koncentrace "volných" molekul vody, které mají snadnější přístup ke katalytickým místům na nemodifikované polykrystalické elektrodě. Spolu s dalšími synergickými efekty, které doprovázejí akustické buzení (např.. generace hydroniových iontů, konvekční relaxace omezení difúzního přenosu hmoty a zabránění hromadění a odstraňování bublin z elektrody), výsledné nadměrné snížení o 1,4 Káď – 100 mA cm-2 a odpovídající 14násobné zvýšení proudové hustoty, spolu s pozitivní čistou úsporou energie 27,3%, ukazuje potenciál této technologie jako škálovatelné platformy pro efektivní zvyšování efektivity výroby zeleného vodíku.