Khoa học phía sau điện cực điện phân kiềm: Chìa khóa giảm chi phí hydrogen

Theo Aref Abu-eldhab

Trong cuộc đua phát triển hydrogen xanh, thiết bị điện phân được xem là “trái tim” của hệ thống. Tuy nhiên, theo ông Aref Abu-eldhab, yếu tố quyết định hiệu suất và chi phí lại nằm ở điện cực.

Về lý thuyết, điện thế nhiệt động để tách nước chỉ 1,23V, nhưng trong vận hành công nghiệp, mỗi cell thường chạy quanh mức 2V do tổn thất ohmic và quá thế điện hóa. Ở mật độ dòng 3.000–6.000 A/m², quá thế (η) chiếm ưu thế, khiến vật liệu xúc tác trở thành yếu tố then chốt.

Dù phòng thí nghiệm nghiên cứu kim loại quý như Pt hay Pd, ngành công nghiệp vẫn ưu tiên nickel do chi phí thấp, khả năng sản xuất quy mô lớn và hạn chế ăn mòn điện hóa khi kết hợp với tấm lưỡng cực mạ Ni.

Xu hướng tiếp theo là tăng mật độ dòng mà không tăng kích thước stack, thông qua mở rộng diện tích bề mặt hoạt tính, như phủ Raney Nickel lên lưới Ni. Hiện hiệu suất điện phân kiềm khoảng 60%, và cải tiến điện cực được xem là chìa khóa thu hẹp khoảng cách này.