Гібридний кислотно-лужний електроліз води – це нова електрохімічна технологія. Він утворює водень із води. Вона працює інакше, ніж традиційна технологія електролізу води. У традиційних системах електролізу використовується лише один тип електроліту. Вони працюють або в лужних, або в кислотних умовах усередині всієї електролізної комірки. Гібридний кислотний-лужний електроліз води використовує два окремі електроліти. Одна камера клітини містить кислий розчин. Інша камера клітини містить лужний розчин. Між двома камерами знаходиться спеціальна мембрана. Ця мембрана запобігає нейтралізації кислоти та лугу.
Ця спеціальна установка дозволяє кожній половині хімічної реакції відбуватися в найкращому стані pH. Реакція виділення водню (ВОВ) відбувається в кислотній камері. Реакція ЇЇ протікає швидше в кислих рідких середовищах. Реакція виділення кисню (OER) відбувається в лужній камері. Реакція OER протікає швидше в лужних рідких середовищах. Кожна хімічна реакція відбувається за сприятливих кінетичних умов.
Обидві камери мають різні значення pH. Ця різниця утворює градієнт хімічного потенціалу. Цей градієнт змінює оборотний потенціал водневого електрода на обох електродах. Ця зміна знижує зовнішню напругу, необхідну для розщеплення молекул води. Система поєднує хімічну потенціальну енергію та електричну енергію. Ця комбінація скорочує загальне енергоспоживання процесу.
Ключові компоненти системи
Біполярна мембрана (BPM). BPM є основною частиною системи. Він має катіонообмінний шар (CEL) і аніонообмінний шар (AEL). Два шари з’єднуються між собою. Каталізатор дисоціації води залишається на стику двох шарів. BPM виробляє протони та гідроксид-іони під поляризацією зворотного-зміщення. Протони переміщуються в кислотну камеру. Іони гідроксиду переміщуються в лужну камеру. BPM підтримує стабільний градієнт pH всередині електролізної комірки.
Електроди. Анод поміщають у лужну камеру. Анод підтримує реакцію OER. Матеріали на основі-нікелю є звичайним основним матеріалом для анодів. Нікелева сітка є надійною платформою для електродних робіт. Катод поміщають у кислотну камеру. Катод підтримує реакцію ЇЇ. Біфункціональні електрокаталізатори можуть запускати як HER, так і OER реакції. Нанодротяні електроди з фосфіду кобальту-нікелю мають такі біфункціональні властивості.
Переваги продуктивності
Багато досліджень доводять, що ця технологія має кращу ефективність. Його швидкість виробництва водню в чотири рази вища, ніж традиційний лужний електроліз при 2,2 В. Споживання енергії падає приблизно на 30% при щільності струму 200 мА/см². Система досягає щільності струму 200 мА/см² лише за напруги елемента 1,39 В. Ця продуктивність краща, ніж у більшості традиційних електролізерів води. Асиметричний електроліз води на основі-BPM є хорошою альтернативою традиційним системам протонообмінної мембрани та системам аніонообмінної мембрани.
Ця технологія підтримує-розробку та виробництво великомасштабного електролізера. Це дозволяє гнучко регулювати склад електроліту. Система може працювати з новітніми передовими електрокаталізаторами. Система має стабільну довгострокову-працездатність. Один циркуляційний електролізер стабільно працює понад 25 годин. Він підтримує щільність струму 10 мА/см² при 1,550 В. Система також може працювати від сонячної енергії при напрузі 0,908 В.
