Ny teknologi forbedrer brintproduktionen

Industrielt brint er tættere på at blive produceret mere effektivt, takket være resultater skitseret i et nyt papir udgivet af Idaho National Laboratory forskere. I avisen, Dr. Dong Ding og hans kolleger detaljerede fremskridt inden for produktion af brint, som bruges til olieraffinering, petrokemisk fremstilling og som et miljøvenligt brændstof til transport.

Forskerne demonstrerede højtydende elektrokemisk brintproduktion ved en lavere temperatur, end det havde været muligt før. Dette skyldtes et vigtigt fremskridt:en keramisk dampelektrode, der selv samles fra en vævet måtte.

"Vi opfandt en 3D-selvmonteret dampelektrode, som kan være skalerbar, "sagde Ding." Den ultrahøje porøsitet og 3D-strukturen kan gøre masse/ladningsoverførsel meget bedre, så ydelsen var bedre. "

I et papir udgivet af tidsskriftet Avanceret videnskab , forskerne rapporterede om designet, fremstilling og karakterisering af yderst effektive protonledende fastoxidelektrolyseceller (P-SOEC'er) med en ny 3-D selvsamlet dampelektrode. Cellerne opererede under 600 ^o C. De producerede brint ved en høj vedvarende hastighed kontinuerligt i flere dage under testningen.

Brint er et miljøvenligt brændstof til dels, fordi når det brænder, resultatet er vand. Imidlertid, der er ingen passende egnede naturlige kilder til rent brint. I dag, hydrogen opnås ved dampreformering (eller "krakning") af carbonhydrider, såsom naturgas. Denne proces, selvom, kræver fossile brændstoffer og skaber kulstofbiprodukter, hvilket gør den mindre egnet til bæredygtig produktion.

Dampelektrolyse, derimod, behøver kun vand og elektricitet til at splitte vandmolekyler, derved generere hydrogen og ilt. Elektriciteten kan komme fra enhver kilde, herunder vind, solceller, nukleare og andre emissionsfrie kilder. At kunne foretage elektrolyse effektivt ved en så lav temperatur som muligt minimerer den nødvendige energi.

En P-SOEC har en porøs dampelektrode, en hydrogenelektrode og en protonledende elektrolyt. Når der påføres spænding, damp bevæger sig gennem den porøse dampelektrode og bliver til ilt og hydrogen ved elektrolytgrænsen. På grund af forskellige gebyrer, de to gasser adskilles og opsamles ved deres respektive elektroder.

Så, konstruktionen af ​​den porøse dampelektrode er kritisk, derfor brugte forskerne en innovativ måde at lave det på. De startede med en vævet tekstilskabelon, læg det i en forløberløsning, der indeholder elementer, de ønskede at bruge, og derefter affyret det for at fjerne stoffet og efterlade keramikken. Resultatet var en keramisk version af det originale tekstil.

De satte det keramiske tekstil i elektroden og lagde mærke til, at under drift, bro fandt sted mellem tråde. Dette bør forbedre både masse- og ladningsoverførsel og stabiliteten af ​​elektroden, ifølge Dr. Wei Wu, den primære bidragyder til dette arbejde.

Elektroden og brugen af ​​protonkonduktion muliggjorde høj brintproduktion under 600 ^o C. Det er køligere med hundredvis af grader, end det er tilfældet med konventionelle høje temperaturer dampelektrolysemetoder. Den lavere temperatur gør brintproduktionsprocessen mere holdbar, og kræver også færre dyre, varmebestandige materialer i elektrolysecellen.

Selvom brint allerede bruges til at drive køretøjer, til energilagring og som bærbar energi, denne tilgang kunne tilbyde et mere effektivt alternativ til produktion i store mængder.