即使在太阳不照亮,风不吹的情况下,将水分解成部分的突破也可以帮助使可再生能源得到回报。

在可用于水分解时使用太阳能和风能,该过程利用电将H 2 O分解为氢和氧,从而提供了一种以氢燃料形式存储能量的方法。

目前,最流行的用于水分解或水电解的系统依赖于贵金属作为催化剂,但是包括洛斯阿拉莫斯国家实验室和华盛顿州立大学的科学家在内的合作研究小组已经开发出了一种使用更便宜,更丰富的系统。材料。他们在3月9日发表于《自然能源》上的一篇论文中描述了这一进展。

洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家Yu Seung Kim说:“当前的水电解系统使用非常昂贵的催化剂。在我们的系统中,我们使用便宜得多的镍铁基催化剂,但性能却相当。”和相应的作者在纸上。

当今,大多数水分解是使用称为质子交换膜水电解器的设备进行的,该设备以高生产率产生氢气。它价格昂贵,并且在酸性条件下工作,需要贵金属催化剂(例如铂和铱)以及由钛制成的耐腐蚀金属板。

该研究小组致力于通过使用阴离子交换膜电解槽在碱性或碱性条件下分解水来解决此问题。这种类型的电解器不需要基于贵金属的催化剂。实际上,由WSU机械与材料工程学院教授Lin Yuehe带领的团队创造了一种以镍和铁为基础的催化剂,这些元素在环境中更便宜,更丰富。

Lin的团队与Los Alamos的Kim共享了他们的研发成果,后者的团队又开发了用于催化剂的电极粘合剂。电极粘合剂是氢氧化物导电聚合物,可与催化剂结合并为快速电化学反应提供高pH环境。

Los Alamos开发的电极粘合剂和WSU催化剂的结合将制氢速度提高到几乎是以前的阴离子交换膜电解槽的十倍,使其可与更昂贵的质子交换膜电解槽媲美。

根据美国能源部的数据,目前每年在美国生产约1000万吨的氢气,其中大部分是通过在称为天然气重整的过程中使用天然气。林说,分水过程产生的氢气由可再生能源发电提供动力,具有许多经济和环境效益。

林说,他说:“水分解是一种清洁技术,但是你需要用电才能做到这一点。” “现在我们有很多可再生能源,风能和太阳能,但它是间歇性的。例如,在晚上,我们不能使用太阳能,但是如果在白天,我们可以使用额外的能量将其转换为其他能量,像氢一样,这是非常有前途的。”

到2023年,全球氢气发电市场预计将达到1,991亿美元。潜在的氢气能源市场包括从大规模能源转换和电网管理到汽车燃料电池的所有领域。Lin估计,美国大约有600个风力发电场已准备好直接连接至水电解系统。

除了Los Alamos和WSU,Pajarito Powder和Sandia国家实验室的研究人员也为这项工作做出了贡献。这项研究得到了美国能源部和华盛顿州JCDREAM计划下建立的HydroGen先进水分解材料财团的支持。