Insinöörit käyttävät ääniaaltoja lisätäkseen vihreän vedyn tuotantoa 14 kertaa.
Ääniaaltojen ansiosta vedyn erottaminen vedestä on paljon helpompaa.
Australian RMIT-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet innovatiivisen, lupaava tapa lisätä vihreän vedyn tuotantoa kertoimella 14 – käyttämällä ääniaaltoja elektrolyysin kautta veden jakamiseen.
Insinöörien mukaan heidän keksintönsä voisi vähentää merkittävästi vihreän vedyn tuotantokustannuksia.
”Yksi elektrolyysin suurimmista haasteista on käytettyjen elektrodimateriaalien korkea hinta, kuten platina tai iridium", RMIT:n apulaisprofessori Amgad Rezk sanoi lausunnossaan., joka ohjasi työn.
"Kiitos ääniaalloista, jotka helpottavat suuresti vedyn uuttamista vedestä, Tämä eliminoi syövyttävien elektrolyyttien ja kalliiden elektrodien tarpeen, kuten platina ja iridium. Koska vesi ei ole syövyttävää elektrolyyttiä, voimme käyttää paljon halvempia elektrodimateriaaleja, kuten hopeaa, Rez selitti.
Tutkimus julkaistiin Advanced Energy Material -lehdessä, ja Australian väliaikainen patenttihakemus jätettiin uuden teknologian suojaamiseksi, julkaisun mukaan.
Kuinka elektrolyysiä käytetään vihreän vedyn tuottamiseen?
Sähkö virtaa veden läpi kahdella elektrodilla, joka erottaa vesimolekyylit hapeksi ja vedyksi. Tämä prosessi tuottaa vihreää vetyä, joka suuren energiantarpeensa vuoksi on vain "pieni murto-osa" maailmanlaajuisesta vedyn tuotannosta.
Joten miten suurin osa vedystä tuotetaan? Jakamalla maakaasua, tunnetaan myös nimellä sininen vety. Maakaasu päästää kasvihuonekaasuja ilmakehään.
RMIT-insinöörit käyttivät kokeessaan suurtaajuisia värähtelyjä yksittäisten vesimolekyylien "jakamiseen ja valloittamiseen" elektrolyysin aikana..
”Ääniaaltojen elektrolyysin sähköinen saanto oli n 14 kertaa suurempi kuin elektrolyysi ilman niitä, tietyllä tulojännitteellä. Tämä vastasi tuotetun vedyn määrää", sanoi ensimmäinen kirjoittaja Yemima Ehrnst.
Läpimurto on valtava askel kohti "uuden akustisen alustan" käyttöä
Ernst lisäsi, että ääniaallot "estivät myös vety- ja happikuplien kertymisen elektrodeille, mikä paransi huomattavasti niiden johtavuutta ja vakautta".
”Elektrolyysissä käytettävät elektrodimateriaalit ovat alttiina vedyn ja hapen kertymiselle, muodostaen kaasukerroksen, mikä minimoi elektrodien aktiivisuuden ja vähentää merkittävästi niiden tehokkuutta”, tohtori Ehrnst sanoi. tiedemies RMIT:n tekniikan korkeakoulussa.
Professori Leslie Yeo, yksi johtavista tiedemiehistä, Hän sanoi, että läpimurto oli valtava askel kohti "uuden akustisen alustan" käyttöä muissa sovelluksissa.
"Kykymyksemme estää kuplien muodostuminen elektrodeille ja poistaa ne nopeasti korkeataajuisella värähtelyllä on merkittävä edistysaskel elektrodien johtavuudessa ja vakaudessa. Menetelmällämme voimme mahdollisesti parantaa tulostehokkuutta, mikä johtaa positiiviseen nettoenergiansäästöön o 27 prosenttia", sanoi Yeo RMIT School of Engineeringistä.
Ääniaaltoinnovaatioiden integrointi nykyisiin elektrolysaattoreihin toiminnan laajentamiseksi on kuitenkin haastavaa, joiden parissa joukkueen tulee työskennellä.
Tutkimuksen tiivistelmä:
Esitetään uusi strategia, jossa käytetään korkeataajuisia hybridiääniaaltoja (10 MHz) tehostaa dramaattisesti vedyn kehittymisreaktiota (HÄNEN) tunnetusti vaikeissa neutraaleissa elektrolyyteissä muuttamalla niiden ruudukon koordinaatiotilaa. Tässä tarkastellaan olemassa olevaan elektrolyysitekniikkaan liittyviä käytännön rajoituksia, mukaan lukien erittäin syövyttäviä elektrolyyttejä ja kalliita sähkökatalyyttejä, määrittelemällä uudelleen käsitteellisesti huonot vetyelektrokatalyytit neutraaleissa elektrolyyteissä. HER-suorituskyvyn parantuminen johtuu akustisesta virityksestä johtuvan voimakkaan paikallisen sähkömekaanisen kytkennän ainutlaatuisesta kyvystä "turkaista" vesimolekyylien tetraedrisesti koordinoitua vetysidosverkostoa elektrodin ja elektrolyytin rajapinnassa., mikä johtaa "vapaiden" vesimolekyylien suuren pitoisuuden muodostumiseen, joilla on helpompi pääsy modifioimattoman monikiteisen elektrodin katalyyttisiin kohtiin. Muiden synergististen vaikutusten ohella, jotka seuraavat akustista viritystä (esimerkiksi.. hydronium-ionien syntyminen, diffuusiomassansiirtorajoitusten konvektiivinen rentoutuminen ja kuplien muodostumisen ja elektrodista poistumisen estäminen), tuloksena oleva ylipotentiaalin väheneminen o 1,4 Arvonlisävero – 100 mA cm-2 ja vastaava 14-kertainen virrantiheyden lisäys, yhdessä positiivisen nettoenergiansäästön kanssa 27,3%, osoittaa tämän teknologian mahdollisuudet skaalautuvana alustana vihreän vedyn tuotannon tehostamiseksi tehokkaasti.