降低绿色制氢成本的新努力

作为努力发展脱碳经济的一部分,绿色的氢,产生氢没有化石燃料的使用和排放的二氧化碳,最近已经得到普及。

然而,绿色氢的经济可行性没有高由于生产成本较高的电解水设备生成绿色氢。技术的发现,大大降低了聚合物电解质膜的稀有金属利用电解水设备、铱、铂,对降低生产成本是铺平了道路。

博士Hyun公园和Jong Yoo唱的韩国科学技术研究院(KIST)氢和燃料电池研究中心公布的发展技术,可以大幅减少的数量铂和铱,贵金属使用电极保护层的聚合物电解质膜电解水设备,同时保持性能和耐久性与现有设备。

特别是,研究人员取代了昂贵的贵金属电极保护层与廉价的氮化铁具有更大的表面积和均匀涂上少量的铱催化剂,大大提高设备的经济效益。这与之前的研究,主要集中在减少铱催化剂,同时保持了结构,使用大量的铂金和黄金作为电极保护层。

聚合物电解质膜电解水设备产生高纯度氢气和氧气通过分解水使用电提供的可再生能源,如太阳能,是用来提供氢工业如钢铁和化学物质。此外,因为它是有利于能量转换储存可再生能源,氢能源,提高装置的经济效益实现绿色氢经济至关重要。

有两个电极在一个典型的电解装置,生成氢气和氧气,能造点儿氧气的电极,工作在极其腐蚀性环境中,金或铂涂层表面的电极在1毫克/厘米²作为保护层,保证耐用性和生产效率,和1 - 2毫克/厘米²铱催化剂涂在上面。

这些电解设备的贵金属利用极其有限的存款和生产,这是一个广泛应用的主要障碍绿色氢生成设备。

为了提高电解水的经济学,研究者采用氮化铁(Fe₂N)代替贵金属的黄金和白金的保护层氧电极在聚合物电解质膜氢生成设备。

要做到这一点,研究人员设计了一个综合的过程,外套与铁氧化物电极一致,具有导电性差,然后将氮化铁的氧化铁,较高的电导率。

团队也开发了一个程序均匀涂层的铱催化剂大约25纳米(纳米)厚的氮化铁保护层,导致电极与制氢效率高和耐久性。

设计电极代替黄金或铂金作为保护层与non-precious能造点儿氧气电极金属氮化物,同时保留可比性能现有的商用电解铱催化剂的单位和减少10%的当前水平。此外,电解单元的新组件运行超过100小时,以确保其最初的稳定。

减少铂铱催化剂和开发替代材料的保护层是必不可少的经济和广泛使用的聚合物电解质膜绿色制氢设备,和使用廉价的氮化铁代替铂具有十分重要的意义。经过进一步观察电极的性能和耐用性,我们将在不久的将来应用到商业设备。

博士Hyun美国公园、韩国科学技术学院

这项研究由贸易部,工业和能源(Chang-Yang部长Lee)和KIST重大项目。

期刊引用:

宋,H.-Y等。(2023)。高性能水电解器最低铂族金属用法:铁nitride-iridium氧化物核壳纳米结构的稳定和高效的氧发生反应。应用催化B:环境。doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122596。

来源:https://eng.kist.re.kr/eng/index.do