Водород будет играть важную роль в энергетической системе будущего, как средство накопления энергии, топливо и ценное сырье для химической промышленности. Водород может быть получен путем электролиза воды практически климатически нейтральным способом, при условии, что для этого используется электроэнергия, получаемая от солнечной или ветровой энергии. В настоящее время в усилиях по расширению использования экологически чистого водорода в основном используются две системы: протонпроводящий мембранный электролиз (ПЭМ) и классический жидкостно-щелочной электролиз. Электролизеры AEM сочетают в себе преимущества обеих систем и, например, не требуют использования редких драгоценных металлов, таких как иридий.
Электролизеры с щелочной мембраной (AEM) без иридия
Теперь исследовательские группы из TU Berlin и HZB совместно с департаментом микросистемной инженерии (IMTEK) Университета Фрайбурга и Siemens Energy представили первый электролизер AEM, который производит водород почти так же эффективно, как электролизер PEM. Вместо иридия они использовали соединения двойного гидроксида никеля с железом, кобальтом или марганцем и разработали способ нанесения их непосредственно на щелочную ионообменную мембрану.
Понимание молекулярных процессов во время электролиза на установке BESSY II
Во время электролиза в электролизере они смогли провести измерения на берлинском рентгеновском источнике BESSY II на конечной станции LiXEdrom. Команда теоретиков из Сингапура и США помогла интерпретировать экспериментальные данные. "Это позволило нам прояснить соответствующие каталитические химические процессы на мембране, покрытой катализатором, в частности фазовый переход от каталитически неактивной альфа-фазы к высокоактивной гамма-фазе и роль различных О-лигандов и Ni-лигандов".4+ центры в катализе", - объясняет проф. Петер Штрассер, Университет Берлина. "Именно эта гамма-фаза делает наш катализатор конкурентоспособным по сравнению с современными иридиевыми катализаторами. Наша работа показывает важное сходство с иридием в каталитическом механизме, но также и некоторые удивительные молекулярные различия.'
Таким образом, исследование значительно расширило наше понимание фундаментальных механизмов катализа новых электродных материалов на основе никеля. Кроме того, недавно разработанный метод нанесения покрытия на мембранный электрод обещает отличную масштабируемость. В IMTEK уже прошли испытания первой полностью функциональной лабораторной ячейки. Эта работа закладывает основу для дальнейшей промышленной оценки и демонстрирует, что электролизер воды AEM также может быть высокоэффективным.
Комментарии