Mae electrolysis asid hybrid-dŵr alcalïaidd yn dechnoleg electrocemegol newydd. Mae'n gwneud nwy hydrogen o ddŵr. Mae'n gweithio'n wahanol i dechnoleg electrolysis dŵr traddodiadol. Mae systemau electrolysis traddodiadol yn defnyddio un math o electrolyt yn unig. Maent yn rhedeg naill ai â chyflyrau alcalïaidd neu amodau asidig y tu mewn i'r gell electrolysis gyfan. Mae electrolysis asid hybrid-dŵr alcalïaidd yn defnyddio dau electrolyt ar wahân. Mae un siambr gell yn dal hydoddiant asidig. Mae'r siambr gell arall yn dal hydoddiant alcalïaidd. Mae pilen arbennig yn eistedd rhwng y ddwy siambr. Mae'r bilen hon yn atal yr asid a'r alcali rhag niwtraleiddio ei gilydd.
Mae'r gosodiad arbennig hwn yn gadael i bob hanner adwaith cemegol ddigwydd yn ei gyflwr pH gorau. Mae'r adwaith esblygiad hydrogen (HER) yn digwydd yn y siambr asidig. Mae'r adwaith CAH yn rhedeg yn gyflymach mewn amgylcheddau hylif asidig. Mae'r adwaith esblygiad ocsigen (OER) yn digwydd yn y siambr alcalïaidd. Mae'r adwaith OER yn rhedeg yn gyflymach mewn amgylcheddau hylif alcalïaidd. Mae pob adwaith cemegol yn gweithio o dan amodau cinetig ffafriol.
Mae gan y ddwy siambr werthoedd pH gwahanol. Mae'r gwahaniaeth hwn yn ffurfio graddiant potensial cemegol. Mae'r graddiant hwn yn newid y potensial electrod hydrogen cildroadwy ar y ddau electrod. Mae'r newid hwn yn gostwng y foltedd allanol sydd ei angen i hollti moleciwlau dŵr. Mae'r system yn cyfuno egni potensial cemegol ac egni trydanol. Mae'r cyfuniad hwn yn lleihau cyfanswm defnydd ynni'r broses.
Cydrannau Allweddol y System
Bilen Deubegwn (BPM). Y BPM yw rhan graidd y system. Mae ganddo haen cyfnewid cation (CEL) a haen cyfnewid anion (AEL). Mae'r ddwy haen yn bondio â'i gilydd. Mae catalydd daduniad dŵr yn aros ar y cyd rhwng y ddwy haen. Mae'r BPM yn cynhyrchu protonau ac ïonau hydrocsid o dan bolareiddio gogwydd gwrthdro. Mae protonau'n symud i'r siambr asidig. Mae ïonau hydrocsid yn symud i mewn i'r siambr alcalïaidd. Mae'r BPM yn cadw'r graddiant pH sefydlog y tu mewn i'r gell electrolysis.
Electrodau. Rhoddir yr anod yn y siambr alcalïaidd. Mae'r anod yn cefnogi'r adwaith OER. Deunyddiau sy'n seiliedig ar nicel-yw'r deunydd sylfaen cyffredin ar gyfer anodau. Mae rhwyll wehyddu nicel yn llwyfan dibynadwy ar gyfer gwaith electrod. Rhoddir y catod yn y siambr asidig. Mae'r catod yn cefnogi'r adwaith CAH. Gall electrocatalyddion deuswyddogaethol yrru adweithiau CAH ac OER. Mae gan electrodau nanowire nicel ffosffid y perfformiad deuswyddogaethol hwn.
Manteision Perfformiad
Mae llawer o brofion ymchwil yn profi bod gan y dechnoleg hon berfformiad gweithio gwell. Mae ei gyflymder cynhyrchu hydrogen bedair gwaith yn uwch nag electrolysis alcalïaidd traddodiadol ar 2.2 V. Mae ei ddefnydd o ynni yn gostwng tua 30% ar ddwysedd cerrynt o 200 mA/cm². Mae'r system yn cyrraedd dwysedd cerrynt o 200 mA/cm² gyda dim ond foltedd cell 1.39 V. Mae'r perfformiad hwn yn well na'r rhan fwyaf o electrolyzers dŵr traddodiadol. Mae'r electrolysis dŵr anghymesur sy'n seiliedig ar BPM yn ddewis amgen da i systemau pilen cyfnewid proton traddodiadol a systemau pilen cyfnewid anion.
Mae'r dechnoleg hon yn cefnogi dylunio a chynhyrchu electrolyzer ar raddfa fawr. Mae'n caniatáu addasiadau hyblyg i gyfansoddiad electrolyte. Gall y system weithio gyda'r electrocatalyddion datblygedig diweddaraf. Mae gan y system allu gweithio tymor hir sefydlog. Mae un electrolyzer sy'n cylchredeg yn rhedeg yn sefydlog am dros 25 awr. Mae'n cadw dwysedd cerrynt o 10 mA/cm² ar 1.550 V. Gall y system hefyd weithio gyda phŵer solar ar foltedd o 0.908 V.
