Industriellt väte är närmare att produceras mer effektivt, tack vare fynd som beskrivs i en ny artikel publicerad av Idaho National Laboratory forskare. I tidningen, Dr. Dong Ding och hans kollegor detaljerade framsteg i produktionen av väte, som används vid oljeraffinering, petrokemisk tillverkning och som ett miljövänligt drivmedel för transport.

Forskarna visade högpresterande elektrokemisk väteproduktion vid en lägre temperatur än vad som tidigare varit möjligt. Detta berodde på ett viktigt framsteg:en keramisk ångelektrod som självmonteras från en vävd matta.

"Vi uppfann en 3D-självmonterad ångelektrod som kan vara skalbar, "sa Ding." Den ultrahöga porositeten och 3D-strukturen kan göra massa/laddningsöverföringen mycket bättre, så prestandan var bättre. "

I en artikel publicerad av tidskriften Avancerad vetenskap , forskarna rapporterade om designen, tillverkning och karakterisering av mycket effektiva protonledande fastoxidelektrolysceller (P-SOEC) med en ny 3D-självmonterad ångelektrod. Cellerna opererade under 600 ^o C. De producerade väte med hög varaktig hastighet kontinuerligt i flera dagar under testningen.

Vätgas är delvis ett miljövänligt bränsle för när det brinner, resultatet är vatten. Dock, det finns inga lämpliga lämpliga naturliga källor för rent väte. I dag, väte erhålls genom ångreformering (eller "krackning") kolväten, som naturgas. Denna process, fastän, kräver fossila bränslen och skapar kolbiprodukter, vilket gör den mindre lämpad för hållbar produktion.

Ångelektrolys, däremot, behöver bara vatten och elektricitet för att dela vattenmolekyler, vilket genererar väte och syre. Elektriciteten kan komma från vilken källa som helst, inklusive vind, sol, kärnkraft och andra utsläppsfria källor. Att kunna utföra elektrolys effektivt vid en så låg temperatur som möjligt minimerar den energi som behövs.

En P-SOEC har en porös ångelektrod, en väteelektrod och en protonledande elektrolyt. När spänning appliceras, ånga passerar genom den porösa ångelektroden och förvandlas till syre och väte vid elektrolytgränsen. På grund av olika avgifter, de två gaserna separerar och samlas upp vid sina respektive elektroder.

Så, konstruktionen av den porösa ångelektroden är kritisk, det är därför forskarna använde ett innovativt sätt att göra det. De började med en vävd textilmall, lägg den i en prekursorlösning som innehåller element som de ville använda, och avfyrade den sedan för att ta bort tyget och lämna bakom keramiken. Resultatet blev en keramisk version av originaltextilen.

De satte den keramiska textilen i elektroden och märkte att under drift, överbryggning skedde mellan strängar. Detta bör förbättra både massa och laddningsöverföring och stabiliteten hos elektroden, enligt Dr Wei Wu, den främsta bidragsgivaren till detta arbete.

Elektroden och användningen av protonkonduktion möjliggjorde hög väteproduktion under 600 ^o C. Det är svalare med hundratals grader än vad som är fallet med konventionella ångelektrolysmetoder vid hög temperatur. Den lägre temperaturen gör väteproduktionsprocessen mer hållbar, och kräver också färre dyra, värmebeständiga material i elektrolyscellen.

Även om väte redan används för att driva fordon, för energilagring och som bärbar energi, detta tillvägagångssätt skulle kunna erbjuda ett mer effektivt alternativ för högvolymsproduktion.