研究发现高频声波可使电解装置多产生14倍的氢气

2022-12-13 16:47:18 来源：cnBeta

(资料图)

皇家墨尔本理工大学的研究人员说，他们已经用一种由声波推动的新电解技术解锁了更便宜、更节能的绿色氢气生产。在这些高频振动的作用下，标准电解法生产的氢气要多14倍。在电池不能携带足够的能量，或者充电时间过长的地方，绿色氢气作为一种重要的零排放燃料正在崛起，它可以携带更高密度的电并支持快速加满燃料。

绿色氢气是通过电解产生的；利用可再生能源发出的电将水分子分解成氢气和氧气，吸引每种气体到不同的电极上，在那里氢气可以被捕获、压缩和储存。

那么，为什么当RMIT团队播放10-MHz的声波时，这个过程的效果会好得多？根据刚刚发表在《先进能源材料》杂志上的一篇研究论文，有几个原因。

首先，振动水具有"挫败"离电极最近的水分子的效果，将它们从它们倾向于定居的四面体网络中摇出来，这可以让更多的"自由"水分子可以与电极上的催化点接触。

其次，由于独立的气体以气泡形式聚集在每个电极上，振动会将气泡震散。这加快了电解过程，因为这些气泡阻碍了电极与水的接触，限制了反应。与此同时，震动带来的声音还有助于产生氢离子（带正电的水离子），以及产生有助于质量转移的对流。

在他们的实验中，研究人员选择使用通常表现相当差的电极。电解通常使用稀有和昂贵的铂或铱金属以及强酸或强碱的电解液，以获得最佳的反应速率，但皇家墨尔本理工大学的团队使用了更便宜的金电极和中性pH值的电解液。只要该团队打开声音振动，电流密度和反应速率就会跃升14倍之多。

因此，只需要向电解装置投放一定数量的能量，就可以得到多14倍的氢气。这是一种水被更快、更容易地分成氢和氧的方法，对整体效率产生了令人印象深刻的影响。首席研究人员之一Leslie Yeo教授说："通过我们的方法，我们可以潜在地提高转换效率，从而实现27%的净正能量节省。"

在更快的反应、节能和成本更低的材料和电解质之间，该团队认为其工作可以帮助降低绿色氢气的价格。

该研究在《先进能源材料》杂志上公开发表。

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