Hitech logo

Чистая энергия

Электрод из углеродной ткани вырабатывает водород в морской воде без коррозии

TODO:
Георгий ГоловановВчера, 12:18 PM

Электролиз, или расщепление молекул воды с помощью электричества, — экологически чистый способ производства водорода, особенно при использовании возобновляемых источников энергии. Однако в большинстве случаев эта технология требует пресной воды, доступ к которой ограничен. Электролиз морской воды, с другой стороны, тоже имеет свои недостатки, от коррозии до потери производительности в промышленных условиях эксплуатации. Ученые из Южной Кореи заявляют, что сделали значительный шаг к решению этих проблем.

00
Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

При электролизе морской воды стержень электрода играет решающую роль в эффективности и сроке службы. Металлические стержни в присутствии хлорид-ионов быстро подвергаются коррозии. Альтернативой стала углеродная ткань, обладающая высокой проводимостью, коррозионной стойкостью, гибкостью и экономичностью. Однако существующие электроды из углеродной ткани не выдерживают высоких токов свыше 500 мА/см² более 100 часов, а это базовый порог для промышленного применения.

Цифровой прорыв: как искусственный интеллект меняет медийную рекламу
Команда специалистов из Корейского института энергетических исследований разработала электрод на основе углеродной ткани, который стабильно работает в условиях морской воды под высоким током на протяжении 800 часов, сообщает IE.

Для этого ученые оптимизировали процесс кислотной обработки, погрузив ткань на час в концентрированную азотную кислоту при температуре 100 °C. А чтобы предотвратить колебания концентрации кислоты из-за испарения, они спроектировали герметичный сосуд, обеспечивающий стабильные условия.

Обработанная углеродная ткань приобрела высокую гидрофильность, в результате чего ионы кобальта, молибдена и рутения смогли равномерно распределиться. Даже при содержании рутения всего 1% от общей массы электрод снизил перенапряжение примерно на 25% по сравнению с традиционными кобальт-молибденовыми катализаторами. Это привело к повышению эффективности реакции выделения водорода примерно в 1,3 раза при той же плотности тока.

Электрод сохранил свои первоначальные характеристики после более чем 800 часов непрерывной работы, при токе 500 мА/см². Испытания не выявили выщелачивания рутения или кобальта в электролит, что подтвердило коррозионную стойкость и структурную стабильность материала.

Также исследователи изготовили другой образец электрода площадью 25 см², что указывает на возможность масштабирования технологии до размеров промышленных модулей.

Исследователи из Германии разработали недавно новый тип аккумуляторных электродов, в которых вместо традиционной металлической фольги используются тончайшие металлические ворсинки. Такой контактный материал ускоряет движение ионов лития в 56 раз, позволяя создавать электроды в десять раз толще обычных без потери скорости зарядки.