Electroliza hibridă a apei acide-alcaline este o nouă tehnologie electrochimică. Produce hidrogen gazos din apă. Funcționează diferit față de tehnologia tradițională de electroliză a apei. Sistemele tradiționale de electroliză folosesc un singur tip de electrolit. Acestea funcționează fie în condiții alcaline, fie în condiții acide în interiorul întregii celule de electroliză. Electroliza apei alcaline acide-hibride folosește doi electroliți separați. O cameră celulară conține o soluție acidă. Cealaltă cameră celulară conține o soluție alcalină. Între cele două camere se află o membrană specială. Această membrană oprește acidul și alcalii să se neutralizeze reciproc.
Această configurație specială permite fiecărei reacții chimice să aibă loc în cea mai bună condiție de pH. Reacția de degajare a hidrogenului (HER) are loc în camera acidă. Reacția HER se desfășoară mai rapid în medii lichide acide. Reacția de evoluție a oxigenului (OER) are loc în camera alcalină. Reacția OER rulează mai rapid în medii lichide alcaline. Fiecare reacție chimică funcționează în condiții cinetice favorabile.
Cele două camere au valori diferite ale pH-ului. Această diferență formează un gradient de potențial chimic. Acest gradient modifică potențialul electrodului de hidrogen reversibil pe ambii electrozi. Această modificare scade tensiunea externă necesară pentru a diviza moleculele de apă. Sistemul combină energia potențială chimică și energia electrică. Această combinație reduce consumul total de energie al procesului.
Componentele cheie ale sistemului
Membrană bipolară (BPM). BPM-ul este partea centrală a sistemului. Are un strat de schimb de cationi (CEL) și un strat de schimb de anioni (AEL). Cele două straturi se leagă împreună. Un catalizator de disociere a apei rămâne la îmbinarea celor două straturi. BPM produce protoni și ioni de hidroxid sub polarizare-inversată. Protonii se deplasează în camera acidă. Ionii de hidroxid se deplasează în camera alcalină. BPM menține gradientul stabil de pH în interiorul celulei de electroliză.
Electrozi. Anodul este plasat în camera alcalină. Anodul susține reacția OER. Materialele pe bază de-nichel sunt materialul de bază comun pentru anozi. Plasa tesuta cu nichel este o platforma de incredere pentru lucrul cu electrozi. Catodul este plasat în camera acidă. Catodul susține reacția HER. Electrocatalizatorii bifuncționali pot conduce atât reacții HER, cât și OER. Electrozii de nanofire de cobalt-fosfură de nichel au această performanță bifuncțională.
Avantaje de performanță
Multe teste de cercetare demonstrează că această tehnologie are performanțe de lucru mai bune. Viteza sa de producere a hidrogenului este de patru ori mai mare decât electroliza alcalină tradițională la 2,2 V. Consumul său de energie scade cu aproximativ 30% la o densitate de curent de 200 mA/cm². Sistemul atinge o densitate de curent de 200 mA/cm² cu o tensiune de celulă de numai 1,39 V. Această performanță este mai bună decât majoritatea electrolizoarelor tradiționale de apă. Electroliza asimetrică a apei bazată pe BPM-este o alternativă bună la sistemele tradiționale cu membrană schimbătoare de protoni și sistemele cu membrană schimbătoare de anioni.
Această tehnologie acceptă proiectarea și producția de electrolizoare pe scară largă-. Permite ajustări flexibile ale compoziției electroliților. Sistemul poate funcționa cu cei mai noi electrocatalizatori avansati. Sistemul are o capacitate de lucru stabilă-pe termen lung. Un singur electrolizor circulant funcționează stabil timp de peste 25 de ore. Menține o densitate de curent de 10 mA/cm² la 1,550 V. Sistemul poate funcționa și cu energie solară la o tensiune de 0,908 V.
