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美推出全新镍制电解水制氢电极,制氢量估超出50 倍
来源: 亚博平台客户端外围   发布时间: 2020-06-12 20:46   37 次浏览   大小:  16px  14px  12px
亚博平台客户端提现,过去电解水制氢效率之所以不高,主要是因为电极制造氢气与氧气后,氧气气泡逸散速度不够快,进而堵塞、降低电极利用率。

用氢能来储存再生能源电力,这或许是一个解决绿能间歇性问题的解方,只是首要解决的是,电解水制氢的效率始终不高,也存有价格昂贵挑战,而最近美国杜克大学研发出全新的电解水制氢电极,已成功将制氢效率提高50 倍。绿能制氢方式有许多种,其中再生能源──氢气就是一环,以太阳、风力产生电力,再用绿电来电解水产生氢气,最后就可用氢气提供氢燃料电池发电或产生热,不过根据杜克大学化学教授Ben Wiley 的说法,过去电解水制氢效率之所以不高,主要是因为电极制造氢气与氧气后,氧气气泡逸散速度不够快,进而堵塞、降低电极利用率。


对此,杜克大学研发出3 种多孔通流(flow-through)电极,希望能提高电解效率、加速制氢速度,其中每个电极都是4 平方公厘(millimeter square)、厚度仅1 公分的毛毡,3 种材料分别是由镍金属泡沫、镍制极超细纤维(Microfiber)与镍铜奈米线制成。


根据实验,三者之中最为有效的材料是镍制极超细纤维,虽然它的表面积比镍铜奈米线还要小25%,但制氢量更高,主要是因为镍铜奈米线有点后继无力,纵使表面积更大、可以产生更多的氢气,只是30 秒后就被气泡堵住,效率可说是骤降,而泡沫镍电极的表面积最小,故效率也最低。


经过100 小时的电流测试,镍极超细纤维电流密度可达25,000 mA/cm²,以这种速度,它的制氢量会比目前常见的碱性电解槽还要高50 倍。Wiley 表示,未来制造商可根据此研究加以最佳化电极结构,若可大幅提高制氢效率,水电解制氢的成本就有调降的空间,变成更具竞争优势的再生能源储能方案。


而过去也有科学家将镍应用在电解水制氢,澳洲新南威尔斯大学(UNSW Sydney)主要用镍-铁氧化物取代将钌、白金和铱等超昂贵催化剂,这些镍铁氧化物催化剂存有微小的奈米级接面,能加速水分解产生氢与氧的过程,与过去的水分解技术相比,所需能量较少,能源效率还高达83.7%。