氢气是一种清洁, 且储量丰富的燃料来源, 但在成为主流的道路上, 它仍面临着与制备效率等有关的问题. 好消息是, 韩国蔚山科学技术大学 (UNIST) , 韩国能源研究所 (KIER) , 淑明女子大学的研究人员们, 已经开发出了一套效率更高的水电解系统. 这项技术, 基于现有的 '固体氧化物电解槽' (SOEC) 打造.
团队部分成员, 左起为Junyoung Kim, Guntae Kim教授, Ohhun Gwona.
底层原理, 依然是通过电流将水分子电解成氢气和氧气并收集起来. 不同的是, 这套Hybrid-SOEC系统在电极和电解质上加以了改进——都换成了固态的!
与液体电解质系统相比, 它拥有多项优势. 首先, 液体需要定期填充补满; 其次, 随着时间的推移, 液体会侵蚀系统的其它部分.
此外, 固态电解装置可以在高温下运行. 这意味着新系统更加节能, 因为它可以将热量转化为电解所需的能量.
Hybrid-SOEC高效制氢系统的原理图解
研究人员在两套主设计中使用了不同的电解质, 其中一个只允许氧离子通过, 另一个则只允许氢离子通过. 但无论怎样, 这种 '单行道' 都限制了装置可产生氢气的总量.
有鉴于此, 他们开发出了全新的Hybrid-SOEC系统, 即借助一种混合离子导体, 来同时传输负氧离子和带电荷的氢离子 (质子) , 从而充分利用了固态电解槽的所有优点, 提升了制氢的效率.
Hybrid-SOEC采用了由层状钙钛矿物制作的混合离子导体和电极, 在1.5V的电压和700℃ (1292℉) 的温度下, 每小时可生产1.9升 (0.5加仑) 的氢气, 效率是现有系统的四倍以上.
有关这项研究的详情, 已经发表在了近日出版的《纳米能源》 (Nano Energy) 期刊上.
