东京大学团队在SAECs中间温度下通过蒸汽电解制氢

东京大学的一个团队演示了利用固体酸电解槽(SAEC)蒸汽电解制氢方法。该SAEC使用CsH 2 PO 4 / SiP 2 O 7复合电解质和Pt / C电极;成功演示了法拉第效率约为80%的制氢方法。他们的论文发表在《ChemSusChem》杂志上。

根据热力学原理,水电解反应(H 2 O→H ^ 2 +½O 2)的焓变可以写成ΔH = ΔG + TΔS,其中H、G、S、T分别为焓、吉布斯自由能、熵和温度。这告诉我们,总能量需求(ΔH)可以由电能(ΔG)和热能(TΔS)来满足。ΔG随温度降低,而ΔH略有增加。这意味着在较高温度下,电解所需的电能变小。

使用导电氧化物离子的固体氧化物电解质在> 600°C下进行固体氧化物电解。基于热力学考虑,如果可以使用合适的热源,则固体氧化物电解可以提供从电到氢的最高转化效率。但是,高温会导致电池快速降解,因此不适合快速启动和关闭。因此,还检查了在较低温度下的固体氧化物电解。例如,利用质子传导固体氧化物电解质可将操作温度降低至400-600°C。

电解研究的上述状况表明需要在中等温度范围(100-600°C)可行的电解技术。中间温度范围具有小电池超电势的潜力和适用于可再生能源利用的灵活可操作性。在这里,我们集中于一种新兴的中温电解方法,称为固体酸电解。通过使用质子传导性固体酸作为电解质,在约200°C下进行固体酸电解。—藤原等。

在他们的研究中,研究人员发现恒定电流负载下的电池电压会随时间增加。在较高温度下,性能下降更为严重。

SEM-EDX测量表明,在操作过程中,电解质的某些部分迁移到了多孔阳极层中,填充了阳极孔并防止了气体扩散。提出阳极中的Pt / C催化剂的表面被迁移的电解质部分地覆盖并且变成电化学惰性。

研究小组还发现,阳极中的碳质材料(主要是Pt / C催化剂的碳载体)被氧化为二氧化碳。碳的氧化会减少阳极中电化学活性位点的数量。研究人员表示,这些现象是导致SAEC性能下降的可能原因。

为了减轻与Pt / C阳极相关的问题,研究小组使用Pt网格作为替代阳极。在10 mA cm -2的恒定电流负载下,在220°C下的电池电压约-2 V的情况下持续48小时几乎不变。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

Pt网状阳极的出色稳定性证明了阳极设计的重要性。未来对耐用和实用SAEC的研究应集中在电解质迁移的控制和具有高氧气释放活性的经济型阳极的开发上。—藤原等。

东京大学团队在SAECs中间温度下通过蒸汽电解制氢

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