氫氣產(chǎn)量提高14倍，墨爾本理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)在綠氫制取新技術(shù)取得突破

2022-12-22 來源：財(cái)聯(lián)社、科創(chuàng)板日報(bào)、全球請能瀏覽數(shù)：593

利用光伏發(fā)電、風(fēng)電和水電等可再生能源規(guī)模化電解水制氫是重要的“綠氫”生產(chǎn)路徑。綠氫的痛點(diǎn)是成本太高，雖然近年以來，可再生能源的電價不斷下降，天然氣和石油價格不斷上漲，導(dǎo)致綠氫跟灰氫和藍(lán)氫相比，成本越來越具有競爭力，但總體來看，因?yàn)檫€沒形成規(guī)模化生產(chǎn)，加上電解槽、催化劑等設(shè)備的成本，綠氫的成本依然比較高。

因此，無論是產(chǎn)業(yè)界，還是學(xué)界，都在尋找突破技術(shù)，探尋新的催化劑，優(yōu)化電解槽設(shè)備，降低可再生能源價格，尋找合適的儲運(yùn)技術(shù)等，都是降低綠氫使用成本的方向。

近日，皇家墨爾本理工大學(xué)（RMIT）的研究人員開發(fā)了一種由聲波推動的全新電解技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了更便宜、更節(jié)能的綠色制氫。在這些高頻振動的作用下，標(biāo)準(zhǔn)電解過程能產(chǎn)生14倍以上的氫。同時根據(jù)RMIT的最新研究，當(dāng)研究人員們播放10-MHz的聲波時，整個電解過程的效果會好得多。

該研究成果已于近期以“Acoustically-Induced Water Frustration for Enhanced Hydrogen Evolution Reaction in Neutral Electrolytes”為題發(fā)表在了《Advanced Energy Materials》雜志上，并已提交澳大利亞臨時專利申請以保護(hù)新技術(shù)。

該項(xiàng)研究通過聲波可以提高制氫效率，原理如下：

首先，振動水具有震動離電極最近的水分子的效果，將這些水分子從它們通常“定居”的四面體網(wǎng)絡(luò)中搖出來，這可以讓更多的“自由”水分子與電極上的催化點(diǎn)接觸。

其次，由于不同的氣體以氣泡形式聚集在每個電極上，振動會將氣泡震散。這加快了電解過程，因?yàn)檫@些氣泡阻礙了電極與水的接觸，限制了反應(yīng)速度。與此同時，震動帶來的聲音還有助于產(chǎn)生氫離子（帶正電的水離子），以及產(chǎn)生有助于質(zhì)量轉(zhuǎn)移的對流。

SRBW電化學(xué)電池的示意圖

在他們的實(shí)驗(yàn)中，研究人員選擇使用通常表現(xiàn)很差的電極。而電解過程往往使用稀有和昂貴的鉑或銥金屬以及強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的電解液，追求最佳的反應(yīng)速率，RMIT團(tuán)隊(duì)使用了更便宜的金電極和中性pH值的電解液。當(dāng)研究小組一打開聲音振動，電流密度和反應(yīng)速率就會躍升14倍之多。