Des ingénieurs utilisent des ondes sonores pour multiplier par 14 la production d'hydrogène vert.
Les ondes sonores facilitent grandement l'extraction de l'hydrogène de l'eau.
Des scientifiques de l'Université de RMIT en Australie en ont développé un innovant, une voie prometteuse pour multiplier par 14 la production d'hydrogène vert – en utilisant des ondes sonores par électrolyse pour diviser l'eau.
Selon les ingénieurs, leur invention pourrait réduire considérablement le coût de production de l'hydrogène vert.
"L'un des principaux défis de l'électrolyse est le coût élevé des matériaux d'électrode utilisés, tels que le platine ou l'iridium", a déclaré Amgad Rezk, professeur associé au RMIT, dans un communiqué., qui a dirigé les travaux.
"Grâce aux ondes sonores, qui facilitent grandement l'extraction de l'hydrogène de l'eau, cela élimine le besoin d'électrolytes corrosifs et d'électrodes coûteuses, comme le platine et l'iridium. Parce que l'eau n'est pas un électrolyte corrosif, nous pouvons utiliser des matériaux d'électrode beaucoup moins chers, comme l'argent, Rez expliqué.
La recherche a été publiée dans Advanced Energy Material, et une demande de brevet provisoire australien a été déposée pour protéger la nouvelle technologie, selon communiqué.
Comment l'électrolyse est utilisée pour produire de l'hydrogène vert?
L'électricité circule dans l'eau à l'aide de deux électrodes, qui sépare les molécules d'eau en oxygène et hydrogène. Ce procédé produit de l'hydrogène vert, qui, en raison de sa forte demande énergétique, ne représente qu'une "petite fraction" de la production mondiale d'hydrogène.
Alors, comment la majeure partie de l'hydrogène est-elle produite? En divisant le gaz naturel, également connu sous le nom d'hydrogène bleu. Le gaz naturel émet des gaz à effet de serre dans l'atmosphère.
Dans leur expérience, les ingénieurs du RMIT ont utilisé des vibrations à haute fréquence pour "diviser et conquérir" des molécules d'eau individuelles pendant l'électrolyse.
"Le rendement électrique de l'électrolyse avec des ondes sonores était d'environ 14 fois supérieur à l'électrolyse sans eux, à une tension d'entrée donnée. Cela correspondait à la quantité d'hydrogène produite », a déclaré le premier auteur Yemima Ehrnst..
La percée est un grand pas vers l'utilisation d'une "nouvelle plate-forme acoustique"
Ernst a ajouté, que les ondes sonores "empêchaient également l'accumulation de bulles d'hydrogène et d'oxygène sur les électrodes, ce qui a grandement amélioré leur conductivité et leur stabilité ».
"Les matériaux d'électrode utilisés dans l'électrolyse sont sujets à l'accumulation d'hydrogène et d'oxygène, formant une couche de gaz, ce qui minimise l'activité des électrodes et réduit considérablement leur efficacité », a déclaré le Dr Ehrnst. scientifique à la RMIT School of Engineering.
Professeur Leslie Yeo, l'un des plus grands scientifiques, il a dit, que la percée était un grand pas vers l'utilisation de la "nouvelle plate-forme acoustique" pour d'autres applications.
"Notre capacité à supprimer l'accumulation de bulles sur les électrodes et à les éliminer rapidement grâce à des vibrations à haute fréquence représente une avancée majeure dans la conductivité et la stabilité des électrodes.. Avec notre méthode, nous pouvons potentiellement améliorer les performances de conversion, conduisant à une économie d'énergie nette positive de o 27 pour cent", a déclaré Yeo de la RMIT School of Engineering.
Cependant, l'intégration d'innovations d'ondes sonores dans les électrolyseurs actuels pour augmenter les opérations est un défi., sur lesquels l'équipe doit travailler.
Résumé de l'étude:
Une nouvelle stratégie utilisant des ondes sonores hybrides à haute fréquence est présentée (10 MHz) pour améliorer considérablement la réaction de dégagement d'hydrogène (SON) dans des électrolytes neutres notoirement difficiles en modifiant leur état de coordination de grille. Les contraintes pratiques associées à la technologie d'électrolyseur existante sont prises en compte ici, y compris le besoin d'électrolytes hautement corrosifs et d'électrocatalyseurs coûteux, en redéfinissant les électrocatalyseurs à hydrogène conceptuellement pauvres en électrolytes neutres. L'amélioration des performances HER est attribuée à la capacité unique du couplage électromécanique local intense résultant de l'excitation acoustique à "frustrer" le réseau de liaisons hydrogène coordonné tétraédrique des molécules d'eau à l'interface électrode-électrolyte, ce qui se traduit par la génération d'une forte concentration de molécules d'eau "libres", qui ont un accès plus facile aux sites catalytiques sur l'électrode polycristalline non modifiée. Avec d'autres effets synergiques, qui accompagnent l'excitation acoustique (np. génération d'ions hydronium, relaxation convective des contraintes de transfert de masse par diffusion et prévention de l'accumulation et de l'élimination des bulles de l'électrode), la réduction de surtension qui en résulte o 1,4 V à – 100 mA cm-2 et une augmentation correspondante de 14 fois la densité de courant, ainsi qu'une économie d'énergie nette positive de 27,3%, montre le potentiel de cette technologie en tant que plate-forme évolutive pour augmenter efficacement l'efficacité de la production d'hydrogène vert.
Des scientifiques de l'Université de RMIT en Australie en ont développé un innovant, une voie prometteuse pour multiplier par 14 la production d'hydrogène vert – en utilisant des ondes sonores par électrolyse pour diviser l'eau.
