Asid hibrid-elektrolisis air beralkali ialah teknologi elektrokimia baharu. Ia menghasilkan gas hidrogen daripada air. Ia berfungsi secara berbeza daripada teknologi elektrolisis air tradisional. Sistem elektrolisis tradisional hanya menggunakan satu jenis elektrolit. Mereka berjalan dengan sama ada keadaan alkali atau keadaan berasid di dalam keseluruhan sel elektrolisis. Asid hibrid-elektrolisis air beralkali menggunakan dua elektrolit berasingan. Satu ruang sel mengandungi larutan berasid. Ruang sel yang lain mengandungi larutan alkali. Membran khas terletak di antara dua ruang. Membran ini menghentikan asid dan alkali daripada meneutralkan satu sama lain.
Persediaan khas ini membolehkan setiap separuh tindak balas kimia berlaku dalam keadaan pH terbaiknya. Tindak balas evolusi hidrogen (HER) berlaku dalam kebuk berasid. Tindak balas HER berjalan lebih pantas dalam persekitaran cecair berasid. Tindak balas evolusi oksigen (OER) berlaku dalam kebuk alkali. Tindak balas OER berjalan lebih pantas dalam persekitaran cecair beralkali. Setiap tindak balas kimia berfungsi dalam keadaan kinetik yang menggalakkan.
Kedua-dua ruang mempunyai nilai pH yang berbeza. Perbezaan ini membentuk kecerunan potensi kimia. Kecerunan ini mengubah potensi elektrod hidrogen boleh balik pada kedua-dua elektrod. Perubahan ini merendahkan voltan luaran yang diperlukan untuk membelah molekul air. Sistem ini menggabungkan tenaga potensi kimia dan tenaga elektrik. Gabungan ini mengurangkan jumlah penggunaan tenaga proses.
Komponen Utama Sistem
Membran Bipolar (BPM). BPM adalah bahagian teras sistem. Ia mempunyai lapisan pertukaran kation (CEL) dan lapisan pertukaran anion (AEL). Kedua-dua lapisan terikat bersama. Pemangkin pemisahan air kekal pada sambungan dua lapisan. BPM menghasilkan proton dan ion hidroksida di bawah-polarisasi bias terbalik. Proton bergerak ke dalam ruang berasid. Ion hidroksida bergerak ke dalam ruang alkali. BPM mengekalkan kecerunan pH yang stabil di dalam sel elektrolisis.
Elektrod. Anod diletakkan di dalam ruang alkali. Anod menyokong tindak balas OER. Bahan berasaskan nikel-adalah bahan asas biasa untuk anod. Jaring tenunan nikel adalah platform yang boleh dipercayai untuk kerja elektrod. Katod diletakkan di dalam ruang berasid. Katod menyokong tindak balas HER. Elektromangkin dwifungsi boleh memacu tindak balas HER dan OER. Kobalt-elektrod wayar nano nikel fosfida mempunyai prestasi dwifungsi ini.
Kelebihan Prestasi
Banyak ujian penyelidikan membuktikan teknologi ini mempunyai prestasi kerja yang lebih baik. Kelajuan pengeluaran hidrogennya adalah empat kali lebih tinggi daripada elektrolisis beralkali tradisional pada 2.2 V. Penggunaan tenaganya menurun sebanyak kira-kira 30% pada ketumpatan arus 200 mA/cm². Sistem ini mencapai ketumpatan arus 200 mA/cm² dengan hanya voltan sel 1.39 V. Prestasi ini lebih baik daripada kebanyakan elektrolisis air tradisional. Elektrolisis air asimetri{10}berasaskan BPM ialah alternatif yang baik kepada sistem membran pertukaran proton tradisional dan sistem membran pertukaran anion.
Teknologi ini menyokong reka bentuk dan pengeluaran elektrolisis berskala besar-. Ia membolehkan pelarasan fleksibel kepada komposisi elektrolit. Sistem ini boleh berfungsi dengan elektromangkin canggih terkini. Sistem ini mempunyai keupayaan kerja-panjang yang stabil. Satu elektrolisis beredar berjalan dengan stabil selama lebih 25 jam. Ia mengekalkan ketumpatan arus 10 mA/cm² pada 1.550 V. Sistem ini juga boleh berfungsi dengan kuasa suria pada voltan 0.908 V.
