6 مارس 2024 -توسط موسسه فناوری سلطنتی KTH-روش جدیدی برای تولید گاز هیدروژن، به سادگی و ایمن، امروز در Science Advances منتشر شد. یکی از نویسندگان استبان تولدو، Ph.D. دانشجوی موسسه فناوری سلطنتی KTH، با نمونه اولیه تقسیم آب جدا شده در استکهلم، سوئد کار می کند. اعتبار: دیوید کالاهان
محققان در سوئد از مفهوم جدیدی برای تولید انرژی هیدروژن به طور کارآمدتر رونمایی کردند که آب را به اکسیژن و هیدروژن بدون احتمال خطرناک اختلاط این دو گاز تقسیم می کند.
روش جدید که در موسسه فناوری سلطنتی KTH در استکهلم توسعه یافته است، فرآیند الکترولیز استاندارد برای تولید گاز هیدروژن را که مولکول‌های آب را با اعمال جریان الکتریکی تقسیم می‌کند، جدا می‌کند. برخلاف سیستم‌های رایج، که گازهای اکسیژن و هیدروژن حاصل را همزمان در یک سلول تولید می‌کند، به جایی که باید توسط موانع غشایی از هم جدا شوند میبرد.
استبان تولدو، محقق، دکترای تخصصی، دانشجوی دانشگاه KTH که مقاله منتشر شده امروز در Science Advances را به همراه جویدیپ دوتا، استاد فیزیک کاربردی در KTH نوشت می گوید که این جداسازی احتمال مخلوط شدن گازها با خطر انفجار را از بین می برد.. همچنین نیاز به فلزات کمیاب زمین را از بین می برد.
این دو محقق این سیستم را ثبت کردند و شرکتی به نام Caplyzer AB از طریق نوآوری KTH تشکیل شد تا این فناوری را مقیاس‌بندی کند.
دوتا می گوید بازده گاز هیدروژن فارادائیک 99 درصد است. محققان همچنین گزارش دادند که موارد آزمایشگاهی هیچ تخریب آشکار الکترود را در نتیجه آزمایش‌های طولانی‌مدت نشان ندادند که برای کاربردهای تجاری مهم است.
تولید هیدروژن از آب همیشه باعث تولید اکسیژن می شود. یک الکترولایزر قلیایی معمولی دارای یک الکترود مثبت و منفی است که در داخل محفظه ای از آب قلیایی جفت شده اند که توسط یک مانع نفوذ پذیر یونی از هم جدا شده اند. هنگامی که جریان الکتریکی اعمال می شود، آب در کاتد با تشکیل هیدروژن و یون های هیدروکسید با بار منفی واکنش نشان می دهد که از طریق مانع به آند منتشر می شود و اکسیژن تولید می کند.اما این مانع باعث مقاومت می شود و اگر بار الکتریکی نوسان کند، خطر ترکیب انفجاری بین اکسیژن و هیدروژن افزایش می یابد.
تولدو می‌گوید مفهوم‌سازی مجدد الکترولیز آب، زمینه را برای شکل مطمئن‌تری از تولید انرژی سبز، با ترکیب منابع متناوب مانند خورشید یا باد فراهم می‌کند.او می‌گوید: «از آنجایی که خطر مخلوط کردن گازها را نداریم، می‌توانیم در محدوده وسیع‌تری از توان ورودی کار کنیم. پس از آن، جفت شدن با انرژی‌های تجدیدپذیر که عموماً توان متغیر را فراهم می‌کنند، بسیار آسان‌تر است.
تولید همزمان گازها با جایگزینی یکی از الکترودها با الکترود فوق خازنی ساخته شده از کربن دور زده می شود. این الکترودها به طور متناوب یون ها را ذخیره و آزاد می کنند و به طور موثر تولید هیدروژن و اکسیژن را جدا می کنند.
هنگامی که الکترود دارای بار منفی است و هیدروژن تولید می کند، ابرخازن یون های هیدروکسید غنی از انرژی (OH) را ذخیره می کند. هنگامی که جهت جریان عوض می شود، ابرخازن OH جذب شده را آزاد می کند و اکسیژن در الکترود مثبت تولید می شود.
دوتا می گوید: «یک الکترود تکامل اکسیژن و هیدروژن را انجام می دهد. “این بسیار شبیه یک باتری قابل شارژ است که هیدروژن تولید می کند – به طور متناوب شارژ و تخلیه می شود. همه چیز در مورد تکمیل مدار است.”
