در این electrolyzer بهبود یون-انجام غشاء (زرد فیلم راست) را قادر می سازد توليد هيدروژن از آب گران بدون کاتالیزور.

Yu Seung Kim/آزمایشگاه ملی لوس آلاموس

در حال اجرا در جهان در انرژی های تجدید پذیر است که در اصل: برداشت انرژی خورشیدی و انرژی باد و استفاده از هر گونه اضافی به دستگاه قدرت به نام electrolyzers که تقسیم آب به اکسیژن (O2) و گاز هیدروژن است. هیدروژن (H2) می تواند در خدمت به عنوان یک سوخت آن نیز به یک جزء اصلی از صنایع شیمیایی است. مشکل این است که زمان electrolyzers پر هزینه هستند و نیاز به هر دو گران قیمت کاتالیزور یا گران, فلز بدنه. در حال حاضر محققان گزارش ترکیب بهترین از هر دو روش به یک نسخه که نیاز به تنها مواد ارزان.

“به نظر من این دستیابی به موفقیت بزرگ می گوید:” Xu Hui یک مهندس شیمی در Giner Inc., یک الکتروشیمی شرکت. زو می گوید او و همکارانش ارائه نتایج مشابه در وزارت انرژی جلسه سال گذشته اما هنوز آنها را منتشر. کار خود را و یکی دیگر از تیم جدید دستگاه شرح داده شده در این هفته در طبیعت انرژیمی تواند به تقویت جهانی آغوش انرژی های تجدید پذیر در صورتی که جدید electrolyzers اثبات می شود ارزان و پایدار در طول سال های بسیاری از عملیات. “ما در آستانه گرفتن که انجام داده می گوید:” یعنی یان یک مهندس شیمی در دانشگاه دلاور نیوآرک که در حال کار بر روی تکنولوژی مشابه است. یک تعداد انگشت شماری از شرکت های کوچک از جمله یکی او تاسیس تشکیل داده اند به تجاری آن است.

دانشمندان شناخته شده است نحوه تقسیم آب به H2 O2 برای بیش از 200 سال: قرار دادن دو فلز الکترود در یک شیشه آب اعمال یک ولتاژ الکتریکی بین آنها و H2 O2 حباب خواهد شد تا در الکترود جداگانه. چرا که ترکیبی از گازها می تواند منفجر شود امروز شایع ترین تنظیم جداگانه آند و کاتد با ضخامت متخلخل ورق های پلاستیکی. آنها همچنین با استفاده از فلز کاتالیزور—اغلب ارزان آنهایی که مانند نیکل و آهن به سرعت واکنش.

به آب قادر به بهتر انجام یون های است که حرکت را از طریق دستگاه های امروز شایع ترین electrolyzers اضافه کردن سطوح بالایی از هیدروکسید پتاسیم (KOH) به آب است. در کاتد یا منفی الکترود مولکول های آب تقسیم H+ و OH– یون است. H+ یون ترکیب با الکترون ها از کاتد به ثانیه2. آه یون های منتشر از طریق غشا به آند یا مثبت الکترود که در آن آنها واکنش نشان می دهند به تولید O2 و آب.

اما کوه بسیار سوزاننده بنابراین مهندسان به ساخت دستگاه از گران قیمت و بی اثر فلزات مانند تیتانیوم می گوید: Yu Seung Kim یک شیمیدان در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس. که نقطه ضعف باعث شد محققان در دهه 1960 به منظور توسعه یک نسخه از تکنولوژی شناخته شده به عنوان یک proton exchange membrane (PEM) electrolyzer که در آن تقسیم غشاء طراحی شده است به صورت انتخابی اجازه می دهد تا ثانیه+ یون ها از طریق. یک PEM سلول کاتالیزور نیست در الکترود اما در حال افسار به طرف مقابل از غشاء و فرآیندهای غشایی. در این راه اندازی کاتالیزور در آند طرف تقسیم مولکول های آب به H+ و OH– یون با دومی فورا واکنش در کاتالیزور به شکل O2 مولکول. H+ یون سپس مهاجرت از طریق غشاء پلاستیک به کاتد سمت جایی که کاتالیزور افسار به غشاء تبدیل ثانیه+ یون به ثانیه2.

چون آه یون آیا مهاجرت از طریق PEM سلول وجود دارد بدون نیاز به شدت قلیایی شرایط. این دستگاه همچنین به طور معمول تولید هیدروژن در پنج برابر میزان قلیایی نسخه. اما این غشاء سلول های خود جنبه های منفی: آنها هنوز هم نیاز به برخی از گران مقاوم در برابر خوردگی فلزات به مقاومت در برابر شرایط اسیدی تولید شده توسط پروتون-انجام غشاء و فرآیندهای غشایی. آنها همچنین نیاز به کاتالیزور ساخته شده از پلاتین و ایریدیوم. آن دسته از فلزات گران قیمت و نادر است. برای مثال تولید جهانی از ایریدیوم است که تنها 7 تن است. “وجود دارد این است که به سادگی کافی نیست [فلزات گرانبها] برای مقیاس بزرگ هیدروژن تولید” زو می گوید.

در حال حاضر کیم و همکارانش در لوس آلاموس به همراه محققان در دانشگاه ایالتی واشنگتن می گویند آنها به ترکیب بهترین از هر دو روش است. خود دستگاه جدید ایجاد محیط قلیایی بسیار برای تشویق آب تقسیم شده است. اما این کار را با PEM روش اتصال اینترنت با کاتالیزور را در مقابل چهره یک یون-انجام غشاء و فرآیندهای غشایی. به عنوان با KOH راه اندازی کاتالیزور در کاتد طرف تقسیم مولکول های آب به H+ و OH– یون است. سابق تبدیل به ثانیه2و دومی سفر از طریق غشاء شناخته شده به عنوان یک غشاء تبادل آنیون (AEM). این طراحی شده است برای ایجاد یک بسیار قلیایی محیط زیست محلی است که سرعت سفر اوه یون های آند سمت جایی که افسار کاتالیزور بی درنگ آنها را به واکنش نشان می دهند به O2.

نتیجه این است که شرایط قلیایی در نزدیکی غشاء اجازه تحقیق در این زمینه هستند به تکیه ارزان و فراوان نیکل-آهن و مولیبدن بر اساس کاتالیزور برای تقسیم آب. در عین حال به دلیل قلیایی است, موضعی, تحقیق در این زمینه هستند می تواند ساخته شده از فولاد ضد زنگ. دستگاه جدید تولید هیدروژن حدود سه برابر سریع تر از معمولی قلیایی دستگاه هر چند هنوز هم آهسته تر از تجاری PEM electrolyzers کیم و همکارانش گزارش. “ترکیبی از قلیایی و تکنولوژی غشاء PEM تکنولوژی است که مسیر رو به جلو” زو می گوید.

جدید راه اندازی نیاز به اثبات دوام آن است. نشانه های اولیه نشان می دهد که غشای شروع به شکستن و تنها پس از حدود 10 ساعت قبل از عمل. کیم می گوید: مشکل اصلی احتمال وجود دارد که غشای پلیمری به آسانی آب را جذب. در طول زمان این کار ممکن است باعث کاتالیزور ذرات به unglued و رانش دور. این تیم امیدوار است که با اضافه کردن فلوئور به غشاء را دفع آب است. با آن و رفع دیگر کیم امید AEM electrolyzers تواند به سلول های خورشیدی و آسیاب های بادی به عنوان یک تکنولوژی کلیدی برای کربن-رایگان جهان.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de