Elektroda self -care menjanjikan hidrogen hijau yang lebih murah dan tahan lama

Tim peneliti Fakultas Teknik Nasional Universitas Seoul telah mengembangkan strategi operasi elektrolisis air baru yang dapat menghasilkan hidrogen hijau tanpa proses pembuatan katalis yang kompleks.

Tim peneliti mempresentasikan kemungkinan meningkat secara signifikan hidrogen Efisiensi produksi tanpa menggunakan katalis berdasarkan logam mulia. Akibatnya, hasil penelitian ini diharapkan menjadi titik belok teknologi yang mempercepat realisasi masyarakat karbon netral.

Temuan ini diterbitkan 23 Mei di koran Komunikasi Alam Di bawah judul “Kontrol Polarisasi Dinamis Elektroda Ni untuk Elektrolisis Air Berkelanjutan dan Dapat Diukur dalam Kondisi Alkali”. Tim ini termasuk profesor Jeyong Yoon dan Jaeyune Ryu dari Departemen Teknik Kimia dan Biologi, bekerja sama dengan tim Profesor Jang Yong Lee dari Departemen Teknik Kimia Universitas Konkuk.

Teknologi elektrolisis air, yang menghasilkan hidrogen hijau menggunakan listrik, adalah salah satu teknologi pusat untuk mencapai netralitas karbon dan ditetapkan sebagai salah satu dari 12 teknologi strategis nasional di Korea. Meskipun elektrolisis memberikan perhatian sebagai metode sentral untuk produksi hidrogen ekologis, sistem saat ini membutuhkan sangat aktif katalisator lapisan untuk disintesis dan diterapkan secara akurat elektroda Permukaan lapisan katalis ini secara bertahap terdegradasi dari waktu ke waktu, menghadirkan keterbatasan struktural.

Untuk mengatasi hal ini, tim peneliti mengembangkan secara independen metode baru “Operasi Elektrokimia (EA)”. Metode ini memungkinkan produksi hidrogen efisiensi tinggi dan durasi hanya menggunakan elektroda nikel komersial (NI), yang menghilangkan kebutuhan akan biaya presisi.

Tim peneliti menerapkan metode operasinya yang dikembangkan sendiri untuk elektroda komersial dari NI tanpa lapisan katalis. Akibatnya, mereka mencapai efisiensi elektrolisis air yang sebanding dengan Ni-Fe Oxyhydroxide (Nifaooh), yang dikenal karena keunggulannya dalam reaksi evolusi oksigen (OER), langkah penentuan kecepatan elektrolisis air.

Teknik pusat dalam metode yang disebut kontrol polarisasi dinamis, yang secara berkala memberi elektroda “istirahat” singkat. Saat menerapkan tegangan pereduksi lemah ke elektroda Ni selama periode singkat, sejumlah kecil iman yang dilarutkan dalam elektrolit KOH diinduksi untuk menggantikan permukaan elektroda. Besi ini bergabung kembali dengan OR untuk secara mandiri membentuk lapisan katalis evolusi oksigen yang sangat aktif dalam elektroda. Melalui siklus berulang, elektroda mempertahankan aktivitasnya dan menjadi sistem self -care.

Sel elektrolisis air yang menggunakan metode operasi ini bekerja dengan cara yang stabil selama lebih dari 1.000 jam di bawah kepadatan arus tinggi 1 A/cm². Selain itu, sistem ini menunjukkan daya tahan yang luar biasa dalam konfigurasi eskalasi: sel elektrolisis air tiga -battery dengan luas aktif 25 cm² per sel juga dieksekusi selama beberapa ratus jam. Hasil ini memverifikasi keandalan teknologi tidak hanya pada skala laboratorium, tetapi juga dalam kondisi realistis yang melibatkan operasi yang diperluas dan sistem area yang luas.

Operasi EA menunjukkan potensi untuk secara signifikan meningkatkan kelayakan ekonomi produksi hidrogen hijau dengan mengganti katalis logam berharga yang mahal dan menyederhanakan proses pembuatan hidrogen. Metode ini mencapai efisiensi tinggi dan stabilitas jangka panjang tanpa perlu bahan yang mahal atau proses pembuatan yang kompleks.

Tidak hanya membantu mengurangi biaya nyata produksi hidrogen, tetapi juga menunjukkan reproduktifitas dan skalabilitas yang kuat, sehingga sangat menjanjikan untuk ekspansi ke sistem skala besar dan implementasi komersial.

Akibatnya, teknologi ini diharapkan dapat meningkatkan daya saing proses produksi hidrogen Korea melalui teknologi masa depan dan transfer aplikasi industri. Juga diantisipasi bahwa itu akan berfungsi sebagai teknologi mendasar yang mendukung realisasi netralitas karbon Korea dan transisi ke ekonomi berbasis hidrogen.

Profesor Yoon, yang mengarahkan penelitian ini, menekankan, “Metode produksi hidrogen yang tidak bergantung pada katalis adalah strategi transformatif yang dapat sangat meningkatkan ekonomi dan skalabilitas hidrogen hijau. Pencapaian ini menandai titik infleksi nyata untuk teknologi ekonomi hidrogen yang ditujukan untuk netralitas karbon.”

Co-leader dari penelitian ini, menambahkan Profesor Ryu: “Penelitian ini bukan hanya tentang mengoptimalkan kondisi operasional. Ini adalah studi aplikasi mendasar yang secara sistematis mengklarifikasi interaksi elektrokimia yang kompleks dalam antarmuka elektroda/elektrolit dan berhasil ditunjukkan dalam sistem nyata. Ini adalah kasus di mana baik visi teoritis dan relevansi industri secara efektif.” “