Plasma-driven溶液电解制氢

来自波兰的科学家的研究和创新中心Pro-Akademia回顾了进展plasma-driven溶液电解制氢的解决方案,一个关键的绿色能源技术。他们的研究已经发表在《华尔街日报》能量。

研究:Plasma-Driven溶液电解制氢的概述。图片来源:肖恩·亨佩尔/ Shutterstock.com

氢:一个可持续未来的燃料

迫切需要解决气候变化和能源危机研究人员的注意,关注低碳,高能量密度的替代和可持续燃料,可以满足现代工业和交通运输的要求。

在各种替代燃料和能源解决方案,提出了氢已成为一个合适的候选人由于其极高的特定能量密度大约121 MJ /公斤。此外,氢被认为是一种清洁能源载体相比,传统的化石燃料,如石油,煤炭和天然气。

氢作为一种绿色能源的另一个关键优势和燃料解决方案是确保能源安全的能力相比,可再生能源如太阳能、风能、水力发电。制氢不受季节性或来源等问题影响波动。这个能源提供了连续的能源转化为氢燃料电池,工业和汽车。

当前的制氢方法绝大多数依赖碳氢化合物、天然气和煤炭等,这是与氢的声誉作为清洁能源和燃料来源。大约50%的全球总从天然气制氢生产通过蒸汽转化等过程。

除了使用不可再生资源,与此相关的生产路线的挑战包括高能源和成本要求和二氧化碳排放。为了提高制氢的环境友好型和可持续的凭证,研究增强为“绿色”的合成氢来自可再生资源,如太阳能和风能。

这些绿色的生产路线,如热化学方法,光生物学的方法,和电解,相当成熟,但目前迫切需要提高他们的效率,增加他们的收益,因此,降低相关成本。

影响体重的KOH浓度和氢氧化钠的水溶液的电导率在15°C和18°C,分别。图片来源:Bespalko S & Mizeraczyk J能量

Plasma-driven溶液电解

合适的制氢技术是由他们的成本效益,氢产量,,越来越多的可持续性和环境友好。

在电解方法,各种参数应用于评估他们的表现,比如他们的感应电的效率和氢产量的参数。在氢的各种提议绿色技术合成,plasma-driven溶液电解已经成为一个合适的策略。研究已经证明,这种类型的电解具有感应电的效率远高于感应电流的电解。

历史进程的电化学过程,plasma-driven溶液电解涉及电动的辉光放电等离子体的形成直接或脉冲电流在gas-vapor信封。这些信封是在附近的放电电极浸在电解生产解决方案。这种方法产生显著提高化工产品的产量,可以合成的化合物比感应电流的电解。

计划最简单的碱性电解池说明生产H₂和O₂根据方程(2)和(4)。该计划只显示羟基阴离子参与电荷传输。图片来源:Bespalko S & Mizeraczyk J能量

评审论文

及时和全面审查plasma-driven解决方案电解制氢由于方法的潜力和需要迫切需要高效、高产和工业规模的氢气生产流程。九十一篇论文了。显示了结果。

首先,一些生理化学的和物理过程必须发生在序列在plasma-driven电解电解质的解决方案:感应电流的电解、电阻加热,溶剂蒸发,gas-vapor包膜形成,电离的混合物,和电火花诱导。Plasma-driven溶液电解政权可以阳极或阴极根据小电极的电荷。

复杂的生理化学的和物理过程发生在阳极和阴极政权,导致分解为氢和羟基:感应电流的电解、离子碰撞分解,热分解,光解作用,电子轰击分解。反向氢氧自由基反应可以阻碍氢由于过氧化氢的形成。

插图在放电电极的区域。图片来源:Bespalko S & Mizeraczyk J能量

几个参数在报纸上已经强调了影响电解制氢用plasma-driven解决方案。这些包括电解溶液的温度、电解溶液浓度、放电电极的浸没深度,有机添加剂的存在,和外加电压。

Plasma-driven溶液电解具有几个显著优于其他形式的电解制氢。这种方法产生的能源产量的3.9倍高于碱性电解等方法,固体氧化物电解,聚合物电解质膜水解。

其他优点包括生产的高扩散氢、低阻力损失,不需要贵金属催化剂。然而,也有一些缺点,如需要提供高效气体分离方法去除氢的气体混合物和有限的能源效率。

最后,本文建议使用plasma-driven溶液电解制氢的未来。需要增加,例如,能源效率和稳定的材料需要增加放电电极的寿命。亚博网站下载此外,研究催化可以提高制氢的效率。虽然有挑战,该电解方法非常有前途。

进一步的阅读

Bespalko S & Mizeraczyk J (2022) Plasma-Driven溶液电解制氢的概述能量15(20)7508(在线)mdpi.com。可以在:https://www.mdpi.com/1996-1073/15/20/7508

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