Engenheiros usam ondas sonoras para aumentar a produção de hidrogênio verde em 14 vezes.
As ondas sonoras tornam muito mais fácil extrair hidrogênio da água.
Cientistas da Universidade de RMIT, na Austrália, desenvolveram um inovador, uma maneira promissora de aumentar a produção de hidrogênio verde por um fator de 14 – usando ondas sonoras através de eletrólise para dividir a água.
Segundo os engenheiros, sua invenção poderia reduzir significativamente o custo de produção de hidrogênio verde.
“Um dos principais desafios da eletrólise é o alto custo dos materiais de eletrodo usados, como platina ou irídio", disse o professor associado da RMIT, Amgad Rezk, em comunicado., quem dirigiu o trabalho.
"Graças às ondas sonoras, que facilitam muito a extração de hidrogênio da água, isso elimina a necessidade de eletrólitos corrosivos e eletrodos caros, como platina e irídio. Porque a água não é um eletrólito corrosivo, podemos usar materiais de eletrodo muito mais baratos, como prata, Rez explicou.
A pesquisa foi publicada no Advanced Energy Material, e um pedido de patente provisória australiano foi arquivado para proteger a nova tecnologia, de acordo com a liberação.
Como a eletrólise é usada para produzir hidrogênio verde?
A eletricidade flui através da água usando dois eletrodos, que separa as moléculas de água em oxigênio e hidrogênio. Este processo produz hidrogênio verde, que, devido à sua alta demanda de energia, é apenas uma "pequena fração" da produção global de hidrogênio.
Então, como a maior parte do hidrogênio produzido? Ao separar o gás natural, também conhecido como hidrogênio azul. O gás natural emite gases de efeito estufa na atmosfera.
Em seu experimento, os engenheiros do RMIT usaram vibrações de alta frequência para "dividir e conquistar" moléculas de água individuais durante a eletrólise..
“O rendimento elétrico da eletrólise com ondas sonoras foi de aproximadamente 14 vezes maior que a eletrólise sem eles, a uma dada tensão de entrada. Isso correspondeu à quantidade de hidrogênio produzida”, disse o primeiro autor Yemima Ehrnst.
O avanço é um grande passo para o uso de uma "nova plataforma acústica"
Ernst adicionou, que as ondas sonoras "também impediram o acúmulo de bolhas de hidrogênio e oxigênio nos eletrodos, o que melhorou muito sua condutividade e estabilidade”.
“Os materiais dos eletrodos usados na eletrólise estão sujeitos ao acúmulo de hidrogênio e oxigênio, formando uma camada de gás, o que minimiza a atividade dos eletrodos e reduz significativamente sua eficiência”, disse o Dr. Ehrnst. cientista da RMIT School of Engineering.
Professora Leslie Yeo, um dos principais cientistas, ele disse, que o avanço foi um grande passo para usar a "nova plataforma acústica" para outras aplicações.
“Nossa capacidade de suprimir o acúmulo de bolhas nos eletrodos e removê-las rapidamente por meio de vibração de alta frequência representa um grande avanço na condutividade e estabilidade dos eletrodos.. Com nosso método, podemos potencialmente melhorar o desempenho da conversão, levando a uma economia líquida positiva de energia de o 27 por cento", disse Yeo da Escola de Engenharia RMIT.
No entanto, integrar as inovações de ondas sônicas nos eletrolisadores atuais para ampliar as operações é um desafio, em que a equipe deve trabalhar.
resumo do estudo:
Uma nova estratégia usando ondas sonoras híbridas de alta frequência é apresentada (10 MHz) para aumentar drasticamente a reação de evolução do hidrogênio (SUA) em eletrólitos neutros notoriamente difíceis, modificando seu estado de coordenação de grade. As restrições práticas associadas à tecnologia de eletrolisador existente são consideradas aqui, incluindo a necessidade de eletrólitos altamente corrosivos e eletrocatalisadores caros, redefinindo eletrocatalisadores de hidrogênio conceitualmente pobres em eletrólitos neutros. A melhoria no desempenho do HER é atribuída à capacidade única de intenso acoplamento eletromecânico local resultante da excitação acústica de "frustrar" a rede de ligações de hidrogênio coordenada tetraédrica das moléculas de água na interface eletrodo-eletrólito, que resulta na geração de uma alta concentração de moléculas de água "livres", que têm acesso mais fácil aos sítios catalíticos no eletrodo policristalino não modificado. Juntamente com outros efeitos sinérgicos, que acompanham a excitação acústica (por exemplo. geração de íons hidrônio, relaxamento convectivo de restrições de transferência de massa de difusão e prevenção do acúmulo de bolhas e remoção do eletrodo), a redução de sobrepotencial resultante o 1,4 V em – 100 mA cm-2 e um aumento correspondente de 14 vezes na densidade de corrente, juntamente com uma economia líquida positiva de energia de 27,3%, mostra o potencial desta tecnologia como uma plataforma escalável para aumentar efetivamente a eficiência da produção de hidrogênio verde.