Với sự phát triển của công nghệ pin nhiên liệu hydro, nhu cầu về hydro của thị trường ngày càng tăng và việc tìm ra cách sản xuất hydro sạch và hiệu quả trên quy mô lớn đã trở thành câu hỏi cần phải trả lời. Công nghệ sản xuất hydro bằng điện phân nước tương đối hoàn thiện, điều này rất quan trọng đối với việc sử dụng năng lượng sạch và bền vững trong tương lai. Sản xuất hydro bằng phương pháp điện phân nước là phân tách các phân tử nước thành hydro và oxy thông qua quá trình điện hóa dưới tác dụng của dòng điện một chiều, được phân tách ra ở cực dương và cực âm. Theo các chất điện giải khác nhau, quá trình sản xuất hydro bằng cách điện phân nước chủ yếu được chia thành ba phương pháp: nước điện phân kiềm (ALK), nước điện phân màng trao đổi proton (PEM) và nước điện phân ôxít rắn (SOEC).
Dự án sản xuất hydro điện phân nước Megawatt PEM bước vào giai đoạn trình diễn
Hiện tại, đã có các dự án trình diễn sản xuất hydro nước điện phân PEM cấp megawatt và thiết bị sản xuất hydro nước điện phân PEM đã đạt được tiến bộ đáng kể trong nghiên cứu, phát triển và ứng dụng.
Công nghệ sản xuất hydro điện phân nước PEM cần vượt qua tình thế tiến thoái lưỡng nan về chi phí
Mặc dù công nghệ sản xuất hydro điện phân nước PEM có hiệu suất tốt, năng suất hydro cao và hiệu quả năng lượng cao, nhưng chi phí đầu tư và vận hành cao vẫn là những vấn đề chính cần giải quyết cấp bách đối với sản xuất hydro điện phân nước PEM. Do đó, giảm chi phí của chất xúc tác và vật liệu PEM, đặc biệt là tải lượng kim loại quý của chất điện phân cực dương và cực âm, là trọng tâm nghiên cứu của sự phát triển công nghệ sản xuất hydro điện phân nước PEM.
Tình hình nghiên cứu vật liệu PEM. Hiện tại, hầu hết các màng trao đổi proton được sử dụng trong sản xuất hydro điện phân nước là màng axit perfluorosulfonic, quy trình điều chế phức tạp, từ lâu đã được độc quyền bởi các công ty Mỹ và Nhật Bản. Việc chuẩn bị màng trao đổi proton nanocompozit hữu cơ/vô cơ bằng cách đưa vào các thành phần vô cơ có tính linh hoạt của màng hữu cơ và tính chất nhiệt tốt, tính ổn định hóa học và tính chất cơ học của màng vô cơ, đã trở thành điểm nóng nghiên cứu trong những năm gần đây. Ngoài ra, việc sử dụng các vật liệu rẻ tiền như polyaryletherketone và polysulfone để điều chế màng trao đổi proton không chứa flo cũng là xu hướng phát triển của màng trao đổi proton.
Tình hình nghiên cứu các chất xúc tác tiến hóa oxy. Hiện tại, Ir hoặc IrO2 là vật liệu cực dương ưa thích cho chất xúc tác điện phân trong pin điện phân PEM. Các nhà nghiên cứu chủ yếu sử dụng hỗn hợp RuO2 và IrO2 để duy trì hoạt tính cao của RuO2 và tính ổn định cao của IrO2, từ đó thu được hoạt tính tiến hóa oxy xúc tác cao hơn. Nghiên cứu nhằm giảm hàm lượng kim loại quý trong chất xúc tác trong khi vẫn duy trì hoạt tính cao hơn của chất xúc tác bằng cách bổ sung các oxit kim loại không quý hiếm. Tuy nhiên, để giảm đáng kể lượng kim loại quý trong pin điện phân PEM, phải sử dụng cấu trúc chất xúc tác ở cấp độ nano. Nghiên cứu về cấu trúc nano của chất xúc tác OER và chất mang của nó vẫn đang ở giai đoạn đầu và cần có nhiều nghiên cứu chuyên sâu hơn.
Tình hình nghiên cứu các chất xúc tác tiến hóa hydro. Chất xúc tác tiến hóa hydro thương mại hiện có có tải trọng Pt là 0,4-0,6 mg / cm2 và chi phí vật liệu kim loại quý cao cản trở việc thúc đẩy và ứng dụng nhanh chóng công nghệ sản xuất hydro điện phân nước PEM. Hiện tại, hiệu suất tiến hóa hydro hiệu quả cao của kim loại quý dựa trên Pt chủ yếu được cải thiện bằng cách chuẩn bị bề mặt Pt bằng cấu trúc nano, lắng đọng một lớp Pt trên vật liệu giá rẻ và hợp kim hóa chất điện phân kim loại quý với các vật liệu khác. Ngoài ra, nghiên cứu về các chất xúc tác HER kim loại không quý, chẳng hạn như sunfua kim loại, selenua kim loại và phốtphua kim loại, cũng đã được tiến hành.
Để tìm hiểu thêm về pin Li-ion, vui lòng tham khảo https://www.junleepower.com/