Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) совместно с TotalEnergies и Федеральной политехнической школой Лозанны (EPFL) нашла способ повысить эффективность производства «зелёного» водорода за счёт оптимизации конструкции пористых электродов электролизёра. Соответствующие результаты опубликованы в журнале «Energy & Environmental Science».
Электролиз воды с использованием возобновляемых источников энергии для разделения воды на водород и кислород является ключевым путём производства «зелёного» водорода, однако промышленные электролизёры долгое время сталкиваются с узким местом: образующиеся в процессе работы пузырьки водорода накапливаются внутри пористых электродов, блокируя активные центры реакции и серьёзно ограничивая массоперенос при высоких плотностях тока.
Профессор Пейман Мостагими, главный исследователь из Школы гражданской и экологической инженерии Университета Нового Южного Уэльса, отметил, что производство «зелёного» водорода путём электролиза воды имеет решающее значение для таких трудно декарбонизируемых отраслей, как производство стали и тяжёлый транспорт. Команда обнаружила, что форма и структура пористых электродов так же важны, как и электрохимические характеристики: «Если конструкция выбрана правильно, можно предотвратить засорение системы пузырьками, что значительно повысит её эффективность».
Исследовательская группа впервые объединила синхротронную визуализацию in situ с численным моделированием на уровне пор, что позволило впервые визуализировать in situ образование, рост и накопление пузырьков водорода в процессе электролиза. Этот метод позволил им наблюдать поведение пузырьков внутри пористой структуры в реальном времени без разборки ячейки. Результаты визуализации показали, что высокоупорядоченная и однородная пористая структура приводит к минимальному удержанию газа. Это означает, что пористая структура напрямую связана с удержанием газа, что даёт производителям чёткое направление для проектирования более эффективных систем.
Профессор Райан Армстронг, соавтор исследования из Школы гражданской и экологической инженерии Университета Нового Южного Уэльса, отметил, что ранее учёные не могли с помощью передовых технологий по-настоящему заглянуть внутрь электродов. Доктор Ин Да Ван из Школы горного дела и энергоресурсов Университета Нового Южного Уэльса, руководивший моделированием потока и анализом, добавил, что эта работа показывает, что ограничения массопереноса принципиально связаны со структурой электрода, а не только с каталитической активностью. Доктор Квентин Мейер и профессор Чуань Чжао из Химической школы Университета Нового Южного Уэльса, отвечавшие за электрохимический анализ, подтвердили, что сочетание визуализации в реальном времени, передового моделирования двухфазного потока и измерения производительности позволяет понять, как накопление пузырьков водорода влияет на производительность в процессе электролиза воды.
В настоящее время исследовательская группа расширяет свою работу, сосредоточившись на технико-экономической оценке, объединяющей производство «зелёного» водорода с его транспортировкой и крупномасштабным хранением в подземных пористых резервуарах. Профессор Мостагими отметил, что экономика чистого водорода зависит от правильной стыковки каждого этапа: «Комплексно рассматривая производство, транспортировку и подземное хранение, мы можем показать политикам и промышленности, что на самом деле осуществимо и какова стоимость».
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
