Hübriidhappe{0}}leeliselise vee elektrolüüs on uus elektrokeemiline tehnoloogia. See toodab veest gaasilist vesinikku. See toimib erinevalt traditsioonilisest vee elektrolüüsi tehnoloogiast. Traditsioonilised elektrolüüsisüsteemid kasutavad ainult ühte tüüpi elektrolüüte. Need töötavad kas leeliselistes või happelistes tingimustes kogu elektrolüüsielemendi sees. Hübriidhappe-leeliselise vee elektrolüüsil kasutatakse kahte erinevat elektrolüüti. Üks rakukamber mahutab happelist lahust. Teises rakukambris on leeliseline lahus. Kahe kambri vahel on spetsiaalne membraan. See membraan takistab happe ja leelise üksteist neutraliseerimast.
See spetsiaalne seadistus võimaldab igal pool keemilisel reaktsioonil toimuda oma parima pH-tasemega. Vesiniku evolutsiooni reaktsioon (HER) toimub happekambris. HER reaktsioon kulgeb happelises vedelas keskkonnas kiiremini. Hapniku eraldumise reaktsioon (OER) toimub leeliselises kambris. OER reaktsioon kulgeb leeliselises vedelas keskkonnas kiiremini. Iga keemiline reaktsioon toimib soodsates kineetilistes tingimustes.
Kahel kambril on erinevad pH väärtused. See erinevus moodustab keemilise potentsiaali gradiendi. See gradient muudab mõlema elektroodi pöörduvat vesinikelektroodi potentsiaali. See muutus alandab veemolekulide lõhustamiseks vajalikku välist pinget. Süsteem ühendab keemilise potentsiaalse energia ja elektrienergia. See kombinatsioon vähendab protsessi kogu energiatarbimist.
Süsteemi põhikomponendid
Bipolaarne membraan (BPM). BPM on süsteemi põhiosa. Sellel on katioonivahetuskiht (CEL) ja anioonivahetuskiht (AEL). Kaks kihti liimivad omavahel. Vee dissotsiatsioonikatalüsaator jääb kahe kihi liitekohta. BPM toodab prootoneid ja hüdroksiidiioone pöördnihke polarisatsiooniga{5}}. Prootonid liiguvad happekambrisse. Hüdroksiidioonid liiguvad leelisekambrisse. BPM hoiab elektrolüüsikambris stabiilse pH gradiendi.
Elektroodid. Anood asetatakse leeliskambrisse. Anood toetab OER reaktsiooni. Nikli-põhised materjalid on anoodide tavaline alusmaterjal. Nikliga kootud võrk on usaldusväärne platvorm elektroodide tööks. Katood asetatakse happekambrisse. Katood toetab HER reaktsiooni. Bifunktsionaalsed elektrokatalüsaatorid võivad juhtida nii HER kui ka OER reaktsioone. Koobalt-nikkelfosfiid nanotraatelektroodidel on selline bifunktsionaalne jõudlus.
Jõudluse eelised
Paljud uuringutestid näitavad, et sellel tehnoloogial on parem tööjõudlus. Selle vesiniku tootmise kiirus on neli korda suurem kui traditsioonilisel leeliselisel elektrolüüsil 2,2 V juures. Voolutiheduse 200 mA/cm² juures väheneb selle energiatarbimine umbes 30%. Süsteem saavutab voolutiheduse 200 mA/cm² ainult 1,39 V elemendi pingega. See jõudlus on parem kui enamikul traditsioonilistel veeelektrolüsaatoritel. BPM{10}}põhine asümmeetriline veeelektrolüüs on hea alternatiiv traditsioonilistele prootonvahetusmembraanisüsteemidele ja anioonivahetusmembraanisüsteemidele.
See tehnoloogia toetab suuremahulist{0}}elektrolüüsiseadmete projekteerimist ja tootmist. See võimaldab paindlikult reguleerida elektrolüütide koostist. Süsteem võib töötada uusimate täiustatud elektrokatalüsaatoritega. Süsteemil on stabiilne pikaajaline-töövõime. Üks tsirkuleeriv elektrolüsaator töötab stabiilselt üle 25 tunni. See hoiab voolutihedust 10 mA/cm² 1,550 V juures. Süsteem võib töötada ka päikeseenergiaga pingel 0,908 V.
