在海水电解制氢过程中长期存在的顽固“沉淀物问题”,如今被提出了新的解决方案。
韩国能源技术研究院(以下简称能源研)于13日表示,其SCI融合研究团研究团队在博士 Han Jihyeong 的带领下,解决了迄今为止一直导致性能下降、迫使工艺中断的沉淀物生成问题,为海水电解制氢技术的高端化指明了方向。
(自左上角起顺时针)实习生 Lim Jihyeok,博士 Hwang Gyosik,博士 Jeong Namjo,博士 Ko Heesang,博士 Jeong Yuncheol,博士 Han Jihyeong,博士 Jwa Eunjin,高级行政员 Lee Juyeong,实习生 Kim Minju。韩国能源技术研究院提供
View original image水电解是将水分解以生产清洁能源载体氢气的技术。近年来,为缓解淡水短缺问题,利用海水的海水电解制氢技术研究正积极展开。
但海水电解制氢技术存在这样的观点:由于海水中所含的镁、钙离子产生的沉淀物堆积在电极表面,导致性能下降,被视为“低效率”。虽然可以通过酸洗、机械清洗作业去除沉淀物,但由于在清洗过程中无法连续生产氢气,这一点被指为缺点。
为克服这一问题,研究团队首次在全球范围内构建了采用双电极的新型系统结构。在一侧电极上生产氢气,另一侧电极则暂时停止产氢,利用酸化的海水溶解沉淀物。利用这一原理,两个电极可以相互切换角色,同时进行氢气生产和沉淀物去除过程。
在实际实验中,研究团队以48小时为周期切换各电极的角色,确认了沉淀物的生成与完全去除可以反复循环。
尤其是,与传统单电极海水电解系统相比,传统系统在运行200小时后,由于沉淀物堆积,能耗增加约27%;而研究团队开发的系统在连续运行400小时以上后,能耗增幅仅为1.8%左右,表现出比单电极系统高15倍的性能提升。
此外,研究团队表示,该系统在运行400小时后,氢气生产催化剂的含量仅比初始值减少20%,远低于单电极系统含量减少53%的数值,显示出更高的稳定性。
博士 Han Jihyeong 称:“本研究是一个证明仅通过系统结构设计就能控制长期阻碍海水电解制氢技术发展的沉淀物问题的案例。特别是,我们首次在全球范围内提出了利用酸化海水使电极自我修复的‘自我恢复’概念,从而为今后海水电解制氢技术的发展指明了新的方向,具有重要意义。”
另一方面,本研究在国家科学技术研究会融合研究团项目的支持下,与江原大学教授 Lim Juhyeon 研究团队共同开展。研究成果(论文)已刊登在能源与化学工程领域国际学术期刊《化学工程期刊(Chemical Engineering Journal)》3月号上。
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