Language
Country/Area
No result found
Hy vọng mới cho điện phân nước: Công nghệ điện phân AEM có thể thay đổi tương lai năng lượng của chúng ta như thế nào?
Khi nhu cầu toàn cầu về năng lượng tái tạo tiếp tục tăng, công nghệ điện phân nước truyền thống gặp khó khăn về hiệu suất và thách thức về chi phí. Tuy nhiên, sự xuất hiện gần đây của công nghệ điện phân màng trao đổi anion (AEM) dường như mang đến cho chúng ta một hy vọng mới. Công nghệ này không chỉ tách nước để sản xuất hydro một cách hiệu quả mà còn giảm chi phí và sự phụ thuộc vào các chất xúc tác kim loại quý hiếm, chứng tỏ tiềm năng to lớn của nó trong quá trình chuyển đổi năng lượng trong tương lai.
Công nghệ điện phân AEM cung cấp nền tảng kết hợp các ưu điểm của điện phân nước kiềm truyền thống và điện phân màng trao đổi proton.
Ưu điểm và thách thức
Ưu điểm
Ưu điểm chính của phương pháp điện phân AEM là có thể sử dụng chất xúc tác kim loại chuyển tiếp chi phí thấp thay vì chất xúc tác kim loại quý đắt tiền như bạch kim và bismuth. Điều này có nghĩa là chúng tôi có thể giảm chi phí sản xuất tổng thể mà không ảnh hưởng đến hiệu suất.
So với phương pháp điện phân PEM truyền thống, các hệ thống sử dụng phương pháp điện phân AEM có những cải thiện đáng kể về tác động môi trường, chi phí và các khía cạnh khác.
Nghiên cứu hiện tại cho thấy tốc độ chuyển đổi hydro của máy điện phân AEM có thể được duy trì dưới 0,4% và hiệu quả của nó tốt hơn các công nghệ khác. Máy điện phân AEM có thể hoạt động trong nước tinh khiết hoặc dung dịch kiềm nhẹ, điều này không chỉ làm giảm nguy cơ rò rỉ chất lỏng mà còn cải thiện độ dẫn điện của màng và tăng cường sử dụng chất xúc tác.
Thử thách
Mặc dù công nghệ điện phân AEM có nhiều ưu điểm nhưng vẫn phải đối mặt với một số thách thức, đặc biệt là độ bền của màng. Nghiên cứu hiện tại cho thấy mặc dù tuổi thọ của máy điện phân AEM đã lên tới hàng nghìn giờ nhưng vẫn thấp hơn nhiều so với tuổi thọ của máy điện phân PEM. Vì vậy, làm thế nào để cải thiện độ bền và độ dẫn ion của AEM đã trở thành trọng tâm nghiên cứu trong tương lai.
Trong ngắn hạn, độ bền thấp vẫn là trở ngại lớn cần vượt qua trong quá trình thương mại hóa AEM.
Nguyên tắc khoa học
Trong quá trình phản ứng điện phân AEM, phản ứng tiến hóa oxy (OER) và phản ứng tiến hóa hydro (HER) là những phản ứng hóa học quan trọng. OER cần bốn electron để tạo ra một phân tử oxy và nhiều anion OH- được tiêu thụ trong quá trình này. Điều này làm tăng rào cản năng lượng cho phản ứng, ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể. Ngược lại, động học của các phản ứng tạo ra hydro trong môi trường kiềm tương đối chậm, cần thêm năng lượng để phá vỡ các chất trung gian giải phóng hydro.
Lắp điện cực màng
Cấu trúc của cụm điện cực màng (MEA) chính là chìa khóa của hệ thống điện phân AEM. Bao gồm các lớp xúc tác cực dương và cực âm và một lớp màng trung gian, việc chuẩn bị lớp xúc tác thường bao gồm việc trộn bột xúc tác và polyme ion để tạo ra một màng mỏng có thể được áp dụng cho màng hoặc chất nền. Sử dụng chất nền thích hợp sẽ đảm bảo độ dẫn điện và độ ổn định, điều này rất quan trọng để cải thiện hiệu suất tổng thể.
Tầm nhìn tương lai
Sự xuất hiện của công nghệ điện phân AEM có thể thay đổi cách chúng ta nghĩ về năng lượng hydro, khiến nó có tính cạnh tranh trên thị trường nhờ tiềm năng tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường. Khi công nghệ tiếp tục phát triển, chúng tôi mong muốn có những cải tiến hơn nữa về độ bền và sức mạnh của máy điện phân AEM.
Trong quá trình chuyển đổi năng lượng trong tương lai, nhiều công nghệ điện phân tiên tiến hơn sẽ xuất hiện và công nghệ AEM là một trong những thế lực mới.
Liệu công nghệ điện phân AEM có thể trở thành chìa khóa thúc đẩy nền kinh tế hydro?
