Τεχνολογία για την παραγωγή υδρογόνου μέσω της ηλεκτρόλυσης του νερού

Το υδρογόνο είναι μια καθαρή πηγή ενέργειας. Η ηλεκτρόλυση του νερού χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρόδιο από επιμεταλλωμένο κράμα σιδήρου-νικελίου έχει ξεκινήσει ως ένας τεχνικά εφικτός τρόπος παραγωγής υδρογόνου. Το ηλεκτρολυμένο κράμα σιδήρου νικελίου χρησιμοποιείται ως ηλεκτρόδιο στην ηλεκτρόλυση του νερού. Η μέθοδος αναμένεται να χρησιμοποιηθεί για τη μαζική παραγωγή καθαρού καυσίμου και συγκεκριμένα υδρογόνου, λόγω του χαμηλού κόστους και της υψηλής απόδοσης. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιεί ένα προσιτό πορώδες μεταλλικό υλικό που δεν χρειάζεται επίστρωση πολύτιμου μετάλλου. Αυτό επιτρέπει στις φυσαλίδες οξυγόνου που δημιουργούνται από το ηλεκτρολυτικό νερό να διαφεύγουν γρήγορα, αυξάνοντας έτσι την απόδοση παραγωγής.

Έχει αναφερθεί ότι το ηλεκτρόδιο κράματος σιδήρου-νικελίου είναι το ηλεκτρόδιο με την υψηλότερη απόδοση παραγωγής οξυγόνου στον αλκαλικό ηλεκτρολύτη. Η διαδικασία χρησιμοποιεί νικέλιο και σίδηρο ως πρώτες ύλες, οι οποίες είναι φθηνές και εύκολες στην κατασκευή. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με άλλες τεχνολογίες ηλεκτρόλυσης νερού που απαιτούν πολύτιμα σπάνια μέταλλα ως καταλύτες και υλικά ηλεκτροδίων. Το ηλεκτρόδιο έχει πλούσια δομή πόρων και υψηλή ειδική επιφάνεια, και η καταλυτική του δραστηριότητα OER ξεπερνά αυτή πολλών καταλυτών με βάση το νικέλιο που αναφέρθηκαν προηγουμένως. Η εγγενής καταλυτική δραστηριότητα των πορωδών ηλεκτροδίων από κράμα σιδήρου-νικελίου επηρεάζεται από την περιεκτικότητά τους σε Fe. Αυτή η δραστηριότητα είναι υψηλότερη όταν το μοριακό κλάσμα Fe φτάσει το 15%.Ni0.85Fe0.15-180-3 παρουσιάζει υψηλή σταθερότητα υπό συνθήκες βιομηχανικής ηλεκτρόλυσης νερού και η απόδοσή του μετά από 250 ώρες λειτουργίας δείχνει. καμία σημαντική υποβάθμιση.
Κατά τη διάρκεια της ηλεκτρόλυσης, το ηλεκτρικό ρεύμα αποσυνθέτει το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο. Η χαμηλή απόδοση, το υψηλό κόστος παραγωγής οξυγόνου ηλεκτροδίων και η κατανάλωση πολλής ηλεκτρικής ενέργειας είναι μία από τις κύριες τεχνικές δυσκολίες για την ηλεκτρόλυση του νερού για την επίτευξη βιομηχανικής παραγωγής.

Το κράμα σιδήρου-νικελίου περιέχει πολυάριθμους μικροπόρους, ο καθένας περίπου 200 μικρά σε διάμετρο, που είναι περίπου διπλάσια από τη διάμετρο μιας ανθρώπινης τρίχας. Υπάρχουν επίσης πολυάριθμοι μικροπόροι, ο καθένας περίπου 50 νανόμετρα σε διάμετρο, στον εξαιρετικά λεπτό σίδηρο νικελίου επίστρωση κράματος. Το ηλεκτρόδιο έχει μεγάλη επιφάνεια λόγω των μικροπόρων τόσο στην επίστρωση όσο και στο εσωτερικό. Αυτό διευκολύνει την απελευθέρωση και τη διαφυγή του οξυγόνου που παράγεται κατά την ηλεκτρόλυση. Η ανεπαρκής διαφυγή φυσαλίδων οξυγόνου είναι συχνά η αιτία της μειωμένης χρήσης των ηλεκτροδίων.
Η καύση υδρογόνου παράγει μόνο νερό, καθιστώντας την καθαρή και αποδοτική πηγή ενέργειας. Εάν μπορεί να παραχθεί σε μεγάλη κλίμακα και με χαμηλό κόστος, θα μπορούσε να βοηθήσει στην κάλυψη της αυξανόμενης ζήτησης ενέργειας στον κόσμο, στη μείωση της ρύπανσης και στον περιορισμό της υπερθέρμανσης του πλανήτη.
Η χρήση ηλεκτροδίων από κράμα νικελίου υψηλής δραστηριότητας και σταθερότητας δείχνει πολλά υποσχόμενη στην ηλεκτρόλυση αλκαλικού νερού. Η επιτυχής παρασκευή ηλεκτροδίων πορώδης δομής πολλαπλών σταδίων που σχηματίζονται υπό ισχυρή έκλυση αερίου παρέχει επίσης νέες ιδέες για τη βελτιστοποίηση της δομής άλλων ηλεκτροδίων έκλυσης αερίου.