氫氣是一種清潔, 且儲量豐富的燃料來源, 但在成為主流的道路上, 它仍面臨著與製備效率等有關的問題. 好消息是, 韓國蔚山科學技術大學 (UNIST) , 韓國能源研究所 (KIER) , 淑明女子大學的研究人員們, 已經開發出了一套效率更高的水電解系統. 這項技術, 基於現有的 '固體氧化物電解槽' (SOEC) 打造.
團隊部分成員, 左起為Junyoung Kim, Guntae Kim教授, Ohhun Gwona.
底層原理, 依然是通過電流將水分子電解成氫氣和氧氣並收集起來. 不同的是, 這套Hybrid-SOEC系統在電極和電解質上加以了改進——都換成了固態的!
與液體電解質系統相比, 它擁有多項優勢. 首先, 液體需要定期填充補滿; 其次, 隨著時間的推移, 液體會侵蝕系統的其它部分.
此外, 固態電解裝置可以在高溫下運行. 這意味著新系統更加節能, 因為它可以將熱量轉化為電解所需的能量.
Hybrid-SOEC高效制氫系統的原理圖解
研究人員在兩套主設計中使用了不同的電解質, 其中一個只允許氧離子通過, 另一個則只允許氫離子通過. 但無論怎樣, 這種 '單行道' 都限制了裝置可產生氫氣的總量.
有鑒於此, 他們開發出了全新的Hybrid-SOEC系統, 即藉助一種混合離子導體, 來同時傳輸負氧離子和帶電荷的氫離子 (質子) , 從而充分利用了固態電解槽的所有優點, 提升了制氫的效率.
Hybrid-SOEC採用了由層狀鈣鈦礦物製作的混合離子導體和電極, 在1.5V的電壓和700℃ (1292℉) 的溫度下, 每小時可生產1.9升 (0.5加侖) 的氫氣, 效率是現有系統的四倍以上.
有關這項研究的詳情, 已經發表在了近日出版的《納米能源》 (Nano Energy) 期刊上.
