Gli ingegneri usano le onde sonore per aumentare di 14 volte la produzione di idrogeno verde.
Le onde sonore rendono molto più facile estrarre l'idrogeno dall'acqua.
Gli scienziati dell'Università di RMIT in Australia ne hanno sviluppato uno innovativo, un modo promettente per aumentare la produzione di idrogeno verde di un fattore 14 – utilizzando le onde sonore attraverso l'elettrolisi per dividere l'acqua.
Secondo gli ingegneri, la loro invenzione potrebbe ridurre significativamente il costo di produzione dell'idrogeno verde.
“Una delle principali sfide dell'elettrolisi è l'alto costo dei materiali degli elettrodi utilizzati, come il platino o l'iridio", ha dichiarato in una nota il professore associato di RMIT Amgad Rezk, che ha diretto i lavori.
"Grazie alle onde sonore, che facilitano notevolmente l'estrazione di idrogeno dall'acqua, questo elimina la necessità di elettroliti corrosivi e costosi elettrodi, come il platino e l'iridio. Perché l'acqua non è un elettrolita corrosivo, possiamo usare materiali per elettrodi molto più economici, come l'argento, spiegò Rez.
La ricerca è stata pubblicata su Advanced Energy Material, ed è stata depositata una domanda di brevetto provvisorio in Australia per proteggere la nuova tecnologia, secondo rilascio.
Come viene utilizzata l'elettrolisi per produrre idrogeno verde?
L'elettricità scorre attraverso l'acqua utilizzando due elettrodi, che separa le molecole d'acqua in ossigeno e idrogeno. Questo processo produce idrogeno verde, che, a causa della sua elevata domanda di energia, è solo una "piccola frazione" della produzione globale di idrogeno.
Quindi, come viene prodotta la maggior parte dell'idrogeno? Dividendo il gas naturale, noto anche come idrogeno blu. Il gas naturale emette gas serra nell'atmosfera.
Nel loro esperimento, gli ingegneri RMIT hanno utilizzato vibrazioni ad alta frequenza per "dividere e conquistare" singole molecole d'acqua durante l'elettrolisi.
“La resa elettrica dell'elettrolisi con le onde sonore era di ca 14 volte maggiore dell'elettrolisi senza di essi, ad una data tensione di ingresso. Ciò corrispondeva alla quantità di idrogeno prodotto", ha affermato la prima autrice Yemima Ehrnst.
La svolta è un enorme passo avanti verso l'uso di una "nuova piattaforma acustica"
Ernest ha aggiunto, che le onde sonore "hanno anche impedito l'accumulo di bolle di idrogeno e ossigeno sugli elettrodi, che ha notevolmente migliorato la loro conduttività e stabilità”.
“I materiali degli elettrodi utilizzati nell'elettrolisi sono soggetti all'accumulo di idrogeno e ossigeno, formando uno strato di gas, che riduce al minimo l'attività degli elettrodi e riduce significativamente la loro efficienza", ha affermato il dott. Ehrnst. scienziato presso la RMIT School of Engineering.
La professoressa Leslie Yeo, uno dei massimi scienziati, Egli ha detto, che la svolta è stata un enorme passo avanti verso l'utilizzo della "nuova piattaforma acustica" per altre applicazioni.
“La nostra capacità di sopprimere la formazione di bolle sugli elettrodi e di rimuoverle rapidamente attraverso la vibrazione ad alta frequenza rappresenta un importante progresso nella conduttività e stabilità degli elettrodi. Con il nostro metodo, possiamo potenzialmente migliorare le prestazioni di conversione, portando ad un risparmio energetico netto positivo di o 27 per cento", ha detto Yeo della RMIT School of Engineering.
Tuttavia, l'integrazione delle innovazioni delle onde soniche negli attuali elettrolizzatori per aumentare le operazioni è una sfida, su cui la squadra deve lavorare.
Estratto dello studio:
Viene presentata una nuova strategia che utilizza onde sonore ibride ad alta frequenza (10 Mhz) per migliorare notevolmente la reazione di evoluzione dell'idrogeno (SUO) in elettroliti neutri notoriamente difficili modificando il loro stato di coordinazione della griglia. Qui vengono presi in considerazione i vincoli pratici associati alla tecnologia degli elettrolizzatori esistente, compresa la necessità di elettroliti altamente corrosivi e costosi elettrocatalizzatori, ridefinendo elettrocatalizzatori di idrogeno concettualmente poveri in elettroliti neutri. Il miglioramento delle prestazioni di HER è attribuito alla capacità unica di un intenso accoppiamento elettromeccanico locale risultante dall'eccitazione acustica di "frustrare" la rete di legame idrogeno coordinata tetraedrica delle molecole d'acqua all'interfaccia elettrodo-elettrolita, che si traduce nella generazione di un'alta concentrazione di molecole d'acqua "libere"., che hanno un accesso più facile ai siti catalitici sull'elettrodo policristallino non modificato. Insieme ad altri effetti sinergici, che accompagnano l'eccitazione acustica (per esempio. generazione di ioni idronio, rilassamento convettivo dei vincoli di trasferimento di massa di diffusione e prevenzione della formazione di bolle e rimozione dall'elettrodo), la conseguente riduzione del sovrapotenziale o 1,4 V a – 100 mA cm-2 e un corrispondente aumento di 14 volte della densità di corrente, unitamente ad un risparmio energetico netto positivo di 27,3%, mostra il potenziale di questa tecnologia come piattaforma scalabile per aumentare efficacemente l'efficienza della produzione di idrogeno verde.