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绿色氢不再腾贵?新型“阴离子交换膜”有望使电解历程无需贵金属

栏目:行业资讯 宣布时间:2022-02-10
?财联社上海2月7日讯:众所周知,电解是降低绿色氢本钱的要害。近期,一个韩国团队体现,他们在阴离子交换膜方面取得了巨大的突破,这种膜不但比目前的质子交换技术自制许多,并且性能提高了20%左右。

        财联社上海2月7日讯:众所周知,电解是降低绿色氢本钱的要害。近期,一个韩国团队体现,他们在阴离子交换膜方面取得了巨大的突破,这种膜不但比目前的质子交换技术自制许多,并且性能提高了20%左右。

        电解是将水剖析成氢和氧的历程。而如果这一历程能由可再生能源驱动,它将成为生产绿色氢气的一个要害办法。绿色氢燃料将在零排放的竞赛中发挥重要作用,它提供了高能量密度,使其在一些难以脱碳的运动中成为一个有吸引力的选择。

        通常情况下,电解器使用质子交换膜(PEMs),其中电解质质料中的阳极和阴极被一层膜离隔,以允许带正电的氢离子通过,因为它们被阴极所吸引。在这里,它们与电子结合形成氢气,氢气被收集,而氧气则在阳极被释放。

        据了解,其中的本钱问题来自于质料:PEMs所要求的酸性情况通常需要腾贵的金属,如电极中的铂、钌或铱,以及疏散器板中的钛。

        因此,科学家们正在研究一种替代电解技术——阴离子交换膜(AEMs),其疏散膜允许带负电荷的OH-离子通过。它们被吸引到阳极上,在那里它们结合形成氧分子和水分子,而氢原子则被吸引到阴极上以氢气的形式收集。

        值得注意的是,AEMs可以在碱性条件下事情,因此它们不需要腾贵的贵金属,所涉及的质料要自制约莫3000倍。作为一项相对年轻的技术,AEMs在氢电解方面还没有取得商业乐成,因为它们的性能没有那么好,也没有那么长期。

        不过现在,韩国科学和技术研究所(KIST)的一个团队体现,他们测试了一种新的膜和电极组件,其性能比以前的AEMs横跨六倍,寿命至少横跨10倍。更重要的是,它甚至比目前的PEM技术有20%的性能优势。

        凭据一份新闻稿,该研究小组通过增加结构内的比外貌积,开发了基于聚(芴-共-芳基哌啶)(PFAP)的阴离子交换质料(电解质膜和电极粘合剂),在碱性条件下具有高离子传导性和耐用性,基于这项技术,开发了一种膜电极组件。

        据称,上述开发的质料代表了凌驾1000小时运行的优秀耐久性,并实现了7.68A/cm2的新电池性能纪录。这约莫是现有阴离子交换质料性能的六倍,约莫是腾贵的商业PEMWE技术(6 A/cm2)的1.2倍。该研究结果已于近期宣布在了《能源与情况科学》杂志上。

        不过,PEM电解器的使用寿命通常在5万小时左右(5.7年)。因此,尽管KIST团队似乎已经取得了相关于现有AEM电解器的百小时寿命的巨大进步,但它还没有证明与今天的PEM相比具有同等或更高的耐久性。并且,纵然这种质料有能力,也需要在试验台上再花五年左右的时间来证明它。这是一个艰难的障碍。

        尽管如此,这种新的膜质料在这期间可能会找到其他用途。汉阳大学的Young Moo Lee教授说,"所开发的质料,不但可以作为焦点质料应用于水电解,并且还可以应用于氢燃料电池、碳捕获利用和直接氨燃料电池,这些都是下一代的氢气工业,具有很大的潜力。"

 


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