Räjähtämätön vedyntuotantomenetelmä

KTH Royal Institute of Technologyn tutkijat kehittävät uutta konseptia vetyenergian tuottamiseksi tehokkaammin jakaen veden hapeksi ja vedyksi ilman riskiä näiden kahden kaasun sekoittumisesta.

Uusi menetelmä erottaa tavallisen elektrolyysiprosessin vetykaasun tuottamiseksi. Toisin kuin vallitsevissa järjestelmissä, se tuottaa tuloksena olevat happi- ja vetykaasut erikseen eikä samanaikaisesti samassa kennossa, jossa ne on erotettava toisistaan kalvoesteillä.

Tämä erottaminen eliminoi kaasujen sekoittumisen mahdollisuuden ja räjähdysvaaran, sanoo tohtoriopiskelija Esteban Toledo. Menetelmä poistaa myös harvinaisten maametallien tarpeen.

Tutkija kollega Joydeep Dutta sanoo, että vetykaasun sähkökemiallisen faradi-hyötysuhteen osoitettiin olevan 99 prosenttia. Lisäksi laboratoriotestit eivät osoittaneet selvää elektrodien hajoamista pitkäaikaisten testien seurauksena, mikä on tärkeää kaupallisissa sovelluksissa.

Vedyn tuottaminen vedestä tuottaa aina happea. Tyypillisessä emäksisessä elektrolysaattorissa on positiivinen ja negatiivinen elektrodi, jotka on yhdistetty alkalisen veden kammioon ja erotettu ioneja läpäisevällä kalvolla.

Kun tähän ajetaan sähkövirtaa, vesi muodostaa katodilla vetyä ja negatiivisesti varautuneita hydroksidi-ioneja, jotka diffundoituvat esteen läpi anodille tuottamaan happea. Mutta este aiheuttaa vastusta, ja jos sähkövaraus vaihtelee, hapen ja vedyn välisen räjähtävän seoksen riski kasvaa.

Toledo sanoo, että veden elektrolyysin uudelleen suunnitteleminen asettaa ratkaisun luotettavammalle vihreän energian tuotannon muodolle, joka sisältää ajoittaisialähteitä, kuten aurinko- tai tuulivoimaa. "Koska emme ota riskiä kaasujen sekoittamisesta, voimme toimia laajemmalla syöttötehon alueella. On paljon helpompaa kytkeytyä uusiutuvaan energiaan, joka yleensä tuottaa vaihtelevaa tehoa."

Kaasujen samanaikainen tuotanto vältetään korvaamalla yksi elektrodeista superkapasitiivisella hiilestä valmistetulla elektrodilla. Tällaiset elektrodit varastoivat ja vapauttavat ioneja vuorotellen erottaen tehokkaasti vedyn ja hapen tuotannon.

Kun elektrodi on negatiivisesti varautunut ja tuottaa vetyä, superkondensaattori varastoi energiaa sisältäviä hydroksidi-ioneja (OH). Kun virran suuntaa vaihdetaan, superkondensaattori vapauttaa absorboidun OH:n ja happea syntyy nyt positiivisessa elektrodissa.

"Yksi elektrodi kehittää sekä happea että vetyä", Dutta sanoo. ”Se on paljolti kuin ladattava akku, joka tuottaa vetyä – vuorotellen latautuu ja puretaan. Kyse on kierroksen saamisesta päätökseen."

Uudenlaista elektrolysaattoria voidaan käyttää yksittäisenä puolikennon konfiguraatiossa jaksoittaisen vedyn tuotannon aikaansaamiseksi tai kaksipuolisen kennon konfiguraatiossa jatkuvaa vedyn tuotantoa varten sovelluksesta riippuen.

Aiheesta aiemmin:

Uudenlaiset anioneja johtavat kalvot elektrolyysille

Uusi katalyytti kestävälle vedylle