科学家开发一种低成本可扩展分解水电解器可实现高效制氢

在清洁和可持续的未来,电力部门的一个理想方案是收集风能和太阳能发电,并利用多余的能源为电解器提供动力,即生产氢燃料(H2)的分解水电解器。氢气可以长期储存,在需求量大或停电时提供发电的方式。缺点是,电解器非常昂贵。现在科学家开发一种低成本可扩展分解水电解器可实现高效制氢。

来自不同大学的研究人员在技术上取得了不同的进展,他们联合起来,通过结合各自擅长的工作,开发了一种低成本的可扩展新版本装置。华盛顿州立大学和洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家们的新系统成本更低,因为它使用了更丰富的材料–与当前使用贵金属作为催化剂和外壳(encasement)的电解法不同。

科学家开发一种低成本可扩展分解水电解器可实现高效制氢
新型电解器 改进的离子传导膜(黄色膜,右)实现低成本水解制氢。

洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究员Yu Seung Kim的合作者说:

目前的水电解系统使用非常昂贵的催化剂。在我们的系统中,我们使用的是镍铁基催化剂,它的价格要便宜得多,但性能却相当。

当华盛顿州立大学团队与洛斯阿拉莫斯国家实验室的Kim分享他们的开发成果时,合作就开始了。他们的新设备结合了洛斯阿拉莫斯开发的电极粘结剂和华盛顿州立大学的增强催化剂是这两种方法中最好的。它将制氢率提高到以前阴离子交换膜(AEM)电解器的近十倍。这一突破使AEM电解器与目前使用的昂贵的质子交换膜(PEM)电解器持平。这使得该技术的广泛部署成为可能。

华盛顿州立大学机械与材料工程学院教授说:

分解水是一项清洁技术,但你需要电力来完成。现在我们有很多可再生能源,风能、太阳能,但它是间歇性的。比如晚上,我们不能用太阳能,但如果在白天,我们可以用额外的能量把它转化成其他物质,比如氢气,那是非常有前途的。

氢能的潜在市场包括储能、汽车燃料电池、Power-to-X和工业(化学)用途。随着各国努力实现气候目标,全球风能和太阳能农场的数量正在增长。它们都可以连接到水电解系统。

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