由于愛達(dá)荷州國家實驗室研究人員發(fā)表的一篇新論文中概述的研究結(jié)果，工業(yè)氫更接近于更有效地生產(chǎn)。在論文中，董鼎博士及其同事詳細(xì)介紹了氫氣的生產(chǎn)進(jìn)展，氫氣用于煉油，石油化工制造以及作為環(huán)保型運(yùn)輸燃料。

研究人員證明了在比以前更低的溫度下生產(chǎn)高性能電化學(xué)氫氣。這是由于一個關(guān)鍵的進(jìn)步：陶瓷蒸汽電極，從編織墊自組裝。

“我們發(fā)明了一種可自由擴(kuò)展的3D自組裝蒸汽電極，”丁說。“超高孔隙率和3D結(jié)構(gòu)可以使質(zhì)量/電荷轉(zhuǎn)移更好，因此性能更好。”

在AdvancedScience雜志發(fā)表的一篇論文中，研究人員報道了高效質(zhì)子傳導(dǎo)固體氧化物電解電池(P-SOEC)的設(shè)計，制造和表征，以及新型3D自組裝蒸汽電極。電池在600℃以下操作。它們在測試期間連續(xù)幾天以高持續(xù)速率產(chǎn)生氫氣。

氫是一種環(huán)保燃料，部分原因是當(dāng)它燃燒時，結(jié)果就是水。然而，純氫沒有方便的合適天然來源。今天，通過蒸汽重整(或“裂化”)烴，例如天然氣，獲得氫。然而，這一過程需要化石燃料并產(chǎn)生碳副產(chǎn)品，這使其不太適合可持續(xù)生產(chǎn)。

相反，蒸汽電解僅需要水和電來分解水分子，從而產(chǎn)生氫氣和氧氣。電力可以來自任何來源，包括風(fēng)能，太陽能，核能和其他無排放源。能夠在盡可能低的溫度下有效地進(jìn)行電解，使所需的能量最小化。

P-SOEC具有多孔蒸汽電極，氫電極和質(zhì)子傳導(dǎo)電解質(zhì)。當(dāng)施加電壓時，蒸汽穿過多孔蒸汽電極并在電解質(zhì)邊界處變成氧氣和氫氣。由于不同的電荷，兩種氣體分開并在它們各自的電極處收集。

因此，多孔蒸汽電極的構(gòu)造是至關(guān)重要的，這就是研究人員采用創(chuàng)新方法制造它的原因。他們從編織紡織品模板開始，將其放入含有他們想要使用的元素的前體溶液中，然后將其燒制以除去織物并留下陶瓷。結(jié)果是原始紡織品的陶瓷版本。

他們將陶瓷織物放入電極中，并注意到在操作中，在股線之間發(fā)生了橋接。根據(jù)這項工作的主要貢獻(xiàn)者WeiWu博士的說法，這應(yīng)該改善質(zhì)量和電荷轉(zhuǎn)移以及電極的穩(wěn)定性。

電極和質(zhì)子傳導(dǎo)的使用使得高于600℃的氫氣產(chǎn)生。這比傳統(tǒng)的高溫蒸汽電解方法的情況冷卻了幾百度。較低的溫度使得氫生產(chǎn)過程更耐用，并且在電解槽中還需要更少的昂貴的耐熱材料。

盡管氫已經(jīng)被用于為車輛，能量存儲和便攜式能源提供動力，但這種方法可以為大批量生產(chǎn)提供更有效的替代方案。