Hydro – Đột phá trong máy điện phân màng kiềm
Một nhóm từ Đại học Kỹ thuật Berlin, HZB, IMTEK (Đại học Freiburg) và Siemens Energy đã phát triển một máy điện phân màng kiềm hiệu suất cao, có hiệu suất gần bằng các máy điện phân PEM đã có. Điều làm nên thành tựu đáng chú ý này là việc sử dụng các hợp chất niken giá rẻ làm chất xúc tác anot, thay thế iridi đắt tiền và hiếm. Tại BESSY II, nhóm đã có thể làm sáng tỏ các quá trình xúc tác một cách chi tiết bằng cách sử dụng các phép đo operando, và một nhóm lý thuyết (Hoa Kỳ, Singapore) đã cung cấp một mô tả phân tử nhất quán. Tại Freiburg, các tế bào nguyên mẫu đã được chế tạo bằng một quy trình phủ mới và được thử nghiệm trong quá trình vận hành. Các kết quả đã được công bố trên tạp chí uy tín Nature Catalysis .
Hydro sẽ đóng vai trò chính trong hệ thống năng lượng của tương lai, như một phương tiện lưu trữ năng lượng, nhiên liệu và nguyên liệu thô có giá trị cho ngành công nghiệp hóa chất. Hydro có thể được sản xuất bằng phương pháp điện phân nước theo cách gần như trung hòa với khí hậu, miễn là phương pháp này được thực hiện bằng điện từ năng lượng mặt trời hoặc năng lượng gió. Các nỗ lực mở rộng quy mô cho nền kinh tế hydro xanh hiện chủ yếu do hai hệ thống chi phối: điện phân màng dẫn proton (PEM) và điện phân kiềm lỏng cổ điển. Máy điện phân AEM kết hợp các ưu điểm của cả hai hệ thống và, ví dụ, không yêu cầu các kim loại quý hiếm như iridi.
Máy điện phân màng kiềm (AEM) không có Iridium
Hiện nay, các nhóm nghiên cứu từ TU Berlin và HZB, cùng với Khoa Kỹ thuật Hệ thống Vi mô (IMTEK) tại Đại học Freiburg và Siemens Energy, đã trình làng máy điện phân AEM đầu tiên sản xuất hydro hiệu quả gần bằng máy điện phân PEM. Thay vì iridi, họ sử dụng hợp chất niken đôi hydroxide với sắt, coban hoặc mangan và phát triển một quy trình phủ trực tiếp lên màng trao đổi ion kiềm.
Cái nhìn sâu sắc vào các quá trình phân tử trong quá trình điện phân tại BESSY II
Trong quá trình điện phân trong tế bào, họ đã có thể thực hiện các phép đo operando tại nguồn tia X Berlin BESSY II tại trạm cuối LiXEdrom. Một nhóm lý thuyết từ Singapore và Hoa Kỳ đã giúp giải thích dữ liệu thực nghiệm.
Giáo sư Peter Strasser , TU Berlin, giải thích:
Điều này cho phép chúng tôi làm sáng tỏ các quá trình xúc tác-hóa học có liên quan tại màng phủ chất xúc tác, đặc biệt là quá trình chuyển pha từ pha alpha không hoạt động xúc tác sang pha gamma có hoạt tính cao và vai trò của các phối tử O khác nhau và các trung tâm Ni 4+ trong quá trình xúc tác,
'Chính pha gamma này khiến chất xúc tác của chúng tôi có khả năng cạnh tranh với các chất xúc tác iridium hiện đại. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy những điểm tương đồng quan trọng với iridium trong cơ chế xúc tác, nhưng cũng có một số khác biệt đáng ngạc nhiên về mặt phân tử."
Nghiên cứu này đã thúc đẩy đáng kể sự hiểu biết của chúng tôi về các cơ chế xúc tác cơ bản của vật liệu điện cực gốc niken mới. Ngoài ra, phương pháp phủ mới được phát triển cho điện cực màng hứa hẹn khả năng mở rộng tuyệt vời. Một ô phòng thí nghiệm đầu tiên có đầy đủ chức năng đã được thử nghiệm tại IMTEK. Công trình này đặt nền tảng cho quá trình đánh giá công nghiệp tiếp theo và chứng minh rằng máy điện phân nước AEM cũng có thể có hiệu suất cao.
Hydro – Đột phá trong máy điện phân màng kiềm
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
