Хибридната киселинна{0}}алкална водна електролиза е нова електрохимична технология. Той произвежда водороден газ от вода. Работи различно от традиционната технология за водна електролиза. Традиционните системи за електролиза използват само един вид електролит. Те работят или при алкални условия, или при киселинни условия в цялата електролизна клетка. Хибридната електролиза на киселинна-алкална вода използва два отделни електролита. Една клетъчна камера съдържа киселинен разтвор. Другата клетъчна камера съдържа алкален разтвор. Между двете камери се намира специална мембрана. Тази мембрана спира киселината и основата да се неутрализират взаимно.
Тази специална настройка позволява всяка половин химична реакция да се случи в най-добро pH състояние. Реакцията на отделяне на водород (HER) се случва в киселинната камера. HER реакцията протича по-бързо в кисела течна среда. Реакцията на отделяне на кислород (OER) се случва в алкалната камера. OER реакцията протича по-бързо в алкална течна среда. Всяка химическа реакция протича при благоприятни кинетични условия.
Двете камери имат различни стойности на pH. Тази разлика образува градиент на химичен потенциал. Този градиент променя потенциала на обратимия водороден електрод и на двата електрода. Тази промяна намалява външното напрежение, необходимо за разделяне на водните молекули. Системата съчетава химическа потенциална енергия и електрическа енергия. Тази комбинация намалява общото потребление на енергия от процеса.
Ключови компоненти на системата
Биполярна мембрана (BPM). BPM е основната част от системата. Има катионнообменен слой (CEL) и анионобменен слой (AEL). Двата слоя се свързват заедно. Катализатор за дисоциация на водата остава на фугата на двата слоя. BPM произвежда протони и хидроксидни йони при обратна-поляризация. Протоните се движат в киселинната камера. Хидроксидните йони се движат в алкалната камера. BPM поддържа стабилния градиент на pH вътре в електролизната клетка.
Електроди. Анодът се поставя в алкалната камера. Анодът поддържа OER реакцията. Основните-материали на никел са общият основен материал за анодите. Никеловата мрежа е надеждна платформа за работа с електроди. Катодът се поставя в киселинната камера. Катодът поддържа HER реакцията. Бифункционалните електрокатализатори могат да стимулират както HER, така и OER реакциите. Нанопроводниковите електроди от кобалтов-никелов фосфид имат тази бифункционална производителност.
Предимства на производителността
Много изследователски тестове доказват, че тази технология има по-добри работни характеристики. Скоростта му на производство на водород е четири пъти по-висока от традиционната алкална електролиза при 2,2 V. Използването на енергия спада с около 30% при плътност на тока от 200 mA/cm². Системата достига плътност на тока от 200 mA/cm² само с напрежение на клетката от 1,39 V. Това представяне е по-добро от повечето традиционни водни електролизатори. Базираната на BPM-асиметрична водна електролиза е добра алтернатива на традиционните системи с протонообменна мембрана и системите с анионобменна мембрана.
Тази технология поддържа широко{0}}дизайн и производство на електролизери. Позволява гъвкави настройки на електролитния състав. Системата може да работи с най-новите усъвършенствани електрокатализатори. Системата има стабилна дългосрочна-работоспособност. Един циркулационен електролизатор работи стабилно повече от 25 часа. Поддържа плътност на тока от 10 mA/cm² при 1,550 V. Системата може да работи и със слънчева енергия при напрежение от 0,908 V.
