Ηχητικά κύματα υψηλής συχνότητας κάνουν τους ηλεκτρολύτες να παράγουν 14 φορές περισσότερο υδρογόνο

Ηχητικά κύματα υψηλής συχνότητας κάνουν τους ηλεκτρολύτες να παράγουν 14 φορές περισσότερο υδρογόνο

Οι ερευνητές του RMIT λένε ότι έχουν ξεκλειδώσει φθηνότερη, πιο ενεργειακά αποδοτική παραγωγή πράσινου υδρογόνου με μια νέα τεχνική ηλεκτρόλυσης που ενισχύεται από ηχητικά κύματα. Με ενεργούς αυτούς τους κραδασμούς υψηλής συχνότητας, η τυπική ηλεκτρόλυση παράγει 14 φορές περισσότερο υδρογόνο.

Όπου οι μπαταρίες δεν μπορούν να μεταφέρουν αρκετή ενέργεια ή χρειάζονται πολύ χρόνο για να φορτιστούν, το πράσινο υδρογόνο αυξάνεται ως σημαντικό καύσιμο μηδενικών εκπομπών που μεταφέρει μεγαλύτερη πυκνότητα ηλεκτρονίων και υποστηρίζει γρήγορο ανεφοδιασμό. Το πράσινο υδρογόνο δημιουργείται μέσω ηλεκτρόλυσης. διάσπαση μορίων νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο χρησιμοποιώντας ανανεώσιμη ενέργεια για να προσελκύσει κάθε αέριο σε διαφορετικό ηλεκτρόδιο, όπου το υδρογόνο μπορεί να δεσμευτεί, να συμπιεστεί και να αποθηκευτεί.

Γιατί λοιπόν αυτή η διαδικασία λειτουργεί τόσο καλύτερα όταν η ομάδα RMIT παίζει ένα υβριδικό ηχητικό κύμα 10 MHz; Διάφοροι λόγοι, σύμφωνα με μια ερευνητική εργασία που μόλις δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Advanced Energy Materials .

Πρώτον, η δόνηση του νερού έχει ως αποτέλεσμα να «απογοητεύει» τα μόρια του νερού που βρίσκονται πλησιέστερα στα ηλεκτρόδια, ανακινώντας τα έξω από τα τετραεδρικά δίκτυα στα οποία τείνουν να εγκατασταθούν. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα περισσότερα «ελεύθερα» μόρια νερού που μπορούν να έρθουν σε επαφή με καταλυτικές θέσεις στο τα ηλεκτρόδια.

Δεύτερον, δεδομένου ότι τα ξεχωριστά αέρια συγκεντρώνονται ως φυσαλίδες σε κάθε ηλεκτρόδιο, οι δονήσεις ανακινούν τις φυσαλίδες ελεύθερες. Αυτό επιταχύνει τη διαδικασία ηλεκτρόλυσης, επειδή αυτές οι φυσαλίδες εμποδίζουν την επαφή του ηλεκτροδίου με το νερό και περιορίζουν την αντίδραση. Ο ήχος βοηθά επίσης με την παραγωγή υδρονίου (θετικά φορτισμένα ιόντα νερού) και δημιουργώντας ρεύματα μεταφοράς που βοηθούν στη μεταφορά μάζας.

Στα πειράματά τους, οι ερευνητές επέλεξαν να χρησιμοποιήσουν ηλεκτρόδια που συνήθως έχουν αρκετά κακή απόδοση. Η ηλεκτρόλυση γίνεται συνήθως χρησιμοποιώντας σπάνια και ακριβά μέταλλα πλατίνας ή ιριδίου και ισχυρά όξινους ή βασικούς ηλεκτρολύτες για τους καλύτερους ρυθμούς αντίδρασης, αλλά η ομάδα RMIT χρησιμοποίησε φθηνότερα ηλεκτρόδια χρυσού και ηλεκτρολύτη με ουδέτερο επίπεδο pH. Μόλις η ομάδα ενεργοποίησε τις ηχητικές δονήσεις, η τρέχουσα πυκνότητα και ο ρυθμός αντίδρασης αυξήθηκαν κατά έναν αξιοσημείωτο παράγοντα 14.

Επομένως, αυτή δεν είναι μια κατάσταση όπου, για μια δεδομένη ποσότητα ενέργειας που δίνεται σε έναν ηλεκτρολύτη, λαμβάνετε 14 φορές περισσότερο υδρογόνο. Είναι μια κατάσταση όπου το νερό χωρίζεται σε υδρογόνο και οξυγόνο πιο γρήγορα και εύκολα. Και αυτό έχει μια εντυπωσιακή επίδραση στη συνολική απόδοση ενός ηλεκτρολύτη. «Με τη μέθοδό μας, μπορούμε ενδεχομένως να βελτιώσουμε την απόδοση μετατροπής που οδηγεί σε καθαρή θετική εξοικονόμηση ενέργειας κατά 27%,» δήλωσε ο καθηγητής Leslie Yeo, ένας από τους κύριους ερευνητές.

Μεταξύ ταχύτερων αντιδράσεων, εξοικονόμησης ενέργειας και πολύ χαμηλότερου κόστους υλικών και ηλεκτρολυτών, η ομάδα πιστεύει ότι το έργο της θα μπορούσε να βοηθήσει στη μείωση της τιμής του πράσινου υδρογόνου.

Η έρευνα είναι ανοιχτής πρόσβασης στο περιοδικό Advanced Energy Materials .

Πηγή: RMIT