Một đội từĐại học Kỹ thuật Berlin (TU Berlin),HZB,IMTEK (Đại học Freiburg), VàNăng lượng Siemensđã phát triển một cách hiệu quả caoMàng trao đổi anion (AEM)máy điện phân, có hiệu suất tương đương với hiệu suất hiện tạiMàng trao đổi proton (PEM)máy điện phân. Điều làm cho thành tựu này trở nên đáng chú ý là việc sử dụng cáchợp chất nikennhư chất xúc tác anode, thay thế cho chất đắt tiền và hiếmiridithường được sử dụng trong máy điện phân PEM.
TạiBESSY II, nhóm đã có thể tiến hànhphép đo toán hạngđể làm sáng tỏ các quá trình xúc tác một cách triệt để. Một nhóm lý thuyết từLOUSEVàSingaporecung cấp các mô tả phân tử nhất quán. TrongFreiburg, một tế bào nguyên mẫu đã được thử nghiệm bằng quy trình phủ mới.
Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí uy tínChất xúc tác tự nhiên.
Hydro sẽ đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống năng lượng trong tương lai, đóng vai trò là phương tiện lưu trữ năng lượng, nhiên liệu và nguyên liệu thô có giá trị cho ngành công nghiệp hóa chất. Khi được tạo ra từmặt trờihoặcnăng lượng gió, hydro có thể được sản xuất thông quađiện phân nướcvới tác động khí hậu tối thiểu. Hiện tại, việc mở rộng quy mônền kinh tế hydro xanhđược chi phối bởi hai hệ thống:Điện phân màng trao đổi proton (PEM)và cổ điểnđiện phân kiềm lỏng (ALK). CácMáy điện phân AEMkết hợp những ưu điểm của cả hai hệ thống, chẳng hạn như không yêu cầu kim loại quý hiếm nhưiridi.
Nhóm nghiên cứu chung hiện đã giới thiệu sản phẩm đầu tiên của họMáy điện phân AEM, với hiệu suất sản xuất hydro gần bằngMáy điện phân PEM. Thay vì sử dụngiridi, họ đã sử dụngnikenVàsắt,coban, hoặcmangan hydroxidevà phát triển một phương pháp để phủ trực tiếp chúng lênmàng trao đổi anion.
Trong quá trình điện phân, nhóm nghiên cứu đã có thể tiến hànhphép đo toán hạngtạiNguồn bức xạ synchrotron BESSY IITạiLiXEdromTRONGBéc-lin. Các đội lý thuyết từSingaporevàLOUSEgiúp giải thích dữ liệu thực nghiệm.
Giáo sưPeter StrassertừĐại học Kỹ thuật Berlinđã giải thích,
“Điều này cho phép chúng tôi làm sáng tỏ các quá trình xúc tác có liên quan trên màng phủ chất xúc tác, đặc biệt là quá trình chuyển pha từ trạng thái không hoạt động xúc tácpha αđến những người hoạt động rất tích cựcpha αvà vai trò của nhiềuO-ligandVàTrung tâm Ni4trong quá trình xúc tác.”
“Đây làpha gammađiều đó làm cho chất xúc tác của chúng tôi có khả năng cạnh tranh với công nghệ tiên tiến hiện tạichất xúc tác dựa trên iridi. Công trình của chúng tôi cho thấy những điểm tương đồng quan trọng về mặt xúc tác vớiiridinhưng cũng cho thấy một số khác biệt đáng ngạc nhiên về mặt phân tử.”
“Do đó, nghiên cứu này tăng cường đáng kể sự hiểu biết của chúng ta về các cơ chế xúc tác cơ bản củavật liệu điện cực gốc niken. Ngoài ra, mới được phát triểnphương pháp phủ điện cực màngcho thấy khả năng mở rộng tuyệt vời. Đơn vị phòng thí nghiệm đầy đủ chức năng đầu tiên đã được thử nghiệm tạiCẢM ƠN. Công trình này đặt nền tảng cho việc đánh giá công nghiệp sâu hơn và chứng minh rằngMáy điện phân nước AEMcũng có thể có hiệu quả cao.”
