Ingenieros usan ondas de sonido para aumentar 14 veces la producción de hidrógeno verde.
Las ondas sonoras facilitan mucho la extracción de hidrógeno del agua.
Científicos de la Universidad de RMIT en Australia han desarrollado uno innovador, una forma prometedora de aumentar la producción de hidrógeno verde en un factor de 14 – mediante el uso de ondas de sonido a través de la electrólisis para dividir el agua.
Según los ingenieros, su invento podría reducir significativamente el costo de producir hidrógeno verde..
“Uno de los principales desafíos de la electrólisis es el alto costo de los materiales de los electrodos utilizados, como el platino o el iridio", dijo el profesor asociado de RMIT, Amgad Rezk, en un comunicado., quien dirigió la obra.
"Gracias a las ondas de sonido, que facilitan en gran medida la extracción de hidrógeno del agua, esto elimina la necesidad de electrolitos corrosivos y electrodos costosos, como el platino y el iridio. Porque el agua no es un electrolito corrosivo, podemos usar materiales de electrodos mucho más baratos, como la plata, Rez explicó.
La investigación fue publicada en Advanced Energy Material., y se presentó una solicitud de patente provisional australiana para proteger la nueva tecnología, de acuerdo con el lanzamiento.
Cómo se usa la electrólisis para producir hidrógeno verde?
La electricidad fluye a través del agua usando dos electrodos., que separa las moléculas de agua en oxígeno e hidrógeno. Este proceso produce hidrógeno verde., que, debido a su alta demanda energética, es solo una "pequeña fracción" de la producción mundial de hidrógeno.
Entonces, ¿cómo se produce la mayor parte del hidrógeno?? Al dividir el gas natural, también conocido como hidrógeno azul. El gas natural emite gases de efecto invernadero a la atmósfera.
En su experimento, los ingenieros de RMIT utilizaron vibraciones de alta frecuencia para "dividir y conquistar" moléculas de agua individuales durante la electrólisis..
“El rendimiento eléctrico de la electrólisis con ondas sonoras fue de aprox. 14 veces mayor que la electrólisis sin ellos, a un voltaje de entrada dado. Esto correspondía a la cantidad de hidrógeno producido”, dijo la primera autora Yemima Ehrnst..
El avance es un gran paso hacia el uso de una "nueva plataforma acústica"
Ernst agregó, que las ondas sonoras "impedían también la acumulación de burbujas de hidrógeno y oxígeno en los electrodos, lo que mejoró en gran medida su conductividad y estabilidad”.
“Los materiales de electrodos utilizados en la electrólisis están sujetos a la acumulación de hidrógeno y oxígeno., formando una capa de gas, lo que minimiza la actividad de los electrodos y reduce significativamente su eficiencia”, dijo el Dr. Ehrnst. científico en la Escuela de Ingeniería RMIT.
Profesor Leslie Yeo, uno de los principales científicos, Él dijo, que el avance fue un gran paso hacia el uso de la "nueva plataforma acústica" para otras aplicaciones.
“Nuestra capacidad para suprimir la acumulación de burbujas en los electrodos y eliminarlas rápidamente mediante vibraciones de alta frecuencia representa un gran avance en la conductividad y la estabilidad de los electrodos.. Con nuestro método, podemos mejorar potencialmente el rendimiento de la conversión., lo que lleva a un ahorro de energía neto positivo de o 27 por ciento", dijo Yeo de la Escuela de Ingeniería RMIT.
Sin embargo, la integración de las innovaciones de ondas sónicas en los electrolizadores actuales para ampliar las operaciones es un desafío., en el que el equipo debe trabajar.
Resumen del estudio:
Se presenta una estrategia novedosa que utiliza ondas sonoras híbridas de alta frecuencia (10 megahercio) para mejorar dramáticamente la reacción de evolución de hidrógeno (SU) en electrolitos neutros notoriamente difíciles al modificar su estado de coordinación de la red. Aquí se consideran las limitaciones prácticas asociadas con la tecnología de electrolizadores existente., incluida la necesidad de electrolitos altamente corrosivos y electrocatalizadores costosos, mediante la redefinición de electrocatalizadores de hidrógeno conceptualmente pobres en electrolitos neutros. La mejora en el rendimiento de HER se atribuye a la capacidad única del intenso acoplamiento electromecánico local resultante de la excitación acústica para "frustrar" la red tetraédrica coordinada de enlaces de hidrógeno de las moléculas de agua en la interfaz electrodo-electrolito., lo que resulta en la generación de una alta concentración de moléculas de agua "libres", que tienen un acceso más fácil a los sitios catalíticos en el electrodo policristalino no modificado. Junto con otros efectos sinérgicos, que acompañan a la excitación acústica (p.ej.. generación de iones hidronio, relajación convectiva de las restricciones de transferencia de masa por difusión y prevención de la formación y eliminación de burbujas del electrodo), la reducción de sobrepotencial resultante o 1,4 IVA – 100 mA cm-2 y un aumento correspondiente de 14 veces en la densidad de corriente, junto con un ahorro energético neto positivo de 27,3%, muestra el potencial de esta tecnología como plataforma escalable para aumentar efectivamente la eficiencia de la producción de hidrógeno verde.