Un equipo de investigación conjunto, afiliado a UNIST ha introducido el sistema de celda de electrólisis híbrida sólida Hybrid-SOEC con el mayor rendimiento electroquímico reportado en la producción de hidrógeno. El sistema propuesto ha atraído mucha atención como una nueva opción prometedora para la rentabley producción de hidrógeno altamente eficiente, ya que muestra un excelente rendimiento en comparación con otros sistemas de electrólisis de agua.
Este avance ha sido dirigido por el profesor Guntae Kim en la Escuela de Ingeniería Energética y Química de UNIST en colaboración con el profesor Tak-Hyoung Lim del Instituto de Investigación de Energía de Corea KIER y el profesor Jeeyoung Shin de la Universidad de Mujeres Sookmyung.
Una celda de electrolizador de óxido sólido SOEC consta de dos electrodos y un electrolito que se encuentran en estado sólido. Son muy deseables como nuevos candidatos para la producción de hidrógeno, ya que no requieren la necesidad de reponer los electrolitos perdidos, al tiempo que eliminanproblemas de corrosión. Además, las SOEC también funcionan a temperaturas relativamente altas 700-1000 ° C, lo que ayuda a ofrecer un consumo reducido de energía eléctrica.
El profesor Kim y su equipo de investigación han estado buscando formas de mejorar la eficiencia energética de la producción de hidrógeno, utilizando SOEC. En el estudio, el equipo de investigación ha demostrado el nuevo concepto de híbrido-SOEC basado en el electrolito conductor iónico mixto, lo que permite la electrólisis del aguaocurrir en los electrodos de hidrógeno y aire.
Los electrolitos SOEC existentes permiten el transporte de uno solo de los iones de hidrógeno u oxígeno al otro electrodo. Para casos como los electrolitos SOEC que transportan iones de oxígeno, la electrólisis del agua ocurre en el ánodo y esto produce la producción de hidrógenoPor el contrario, los electrolitos SOEC que transportan iones de hidrógeno provocan la electrólisis del agua en el cátodo y esto produce la producción de oxígeno. Aquí, el hidrógeno viaja a través del electrolito hacia el ánodo.
En teoría, el uso de electrolitos que transportan iones de hidrógeno y oxígeno, permite la producción de dos productos de electrólisis, hidrógeno y oxígeno, en ambos lados de la célula. Esto podría mejorar la tasa de producción de hidrógeno en gran medida. En el estudio, el equipo de investigación prestó atenciónpara el control de propiedades de electrolitos.
En este estudio, el profesor Kim y su equipo de investigación informaron sobre sus nuevos hallazgos al explorar un SOEC basado en un conductor de iones mixtos que puede transportar tanto iones de oxígeno como protones al mismo tiempo, lo que se denomina Híbrido-SOEC.
En comparación con otros SOEC y dispositivos de electrólisis de agua representativos reportados en la literatura, el sistema propuesto exige menos electricidad para la producción de hidrógeno, mientras exhibe un rendimiento electroquímico sobresaliente con estabilidad. Además, el SOEC híbrido no exhibe degradación observable en el rendimiento durante más de60 horas de operación continua, lo que implica un sistema robusto para la producción de hidrógeno.
"Al controlar el entorno de conducción del electrolito conductor de iones de hidrógeno, se puede realizar un 'electrolito conductor de iones mixtos' en el que pasan dos iones", dice Junyoung Kim en el programa de doctorado de Energía e Ingeniería Química, el primer autor delestudio ". En Hybrid-SOEC, donde este electrolito se introdujo por primera vez, la electrólisis del agua se produjo en ambos electrodos, lo que resulta en un aumento significativo en la producción total de hidrógeno".
La perovskita en capas con excelentes propiedades electroquímicas se usó como electrodo de Hybrid-SOEC. Al agregar un excelente material de electrodo sobre electrolito conductor iónico mixto, lo que resultó en un rendimiento electroquímico mejorado. Como resultado, los rendimientos correspondientes de hidrógeno producido fueron 1.9 Lpor hora a un voltaje de celda de 1.5 V a 700 ° C. Esto es cuatro veces mayor eficiencia de producción de hidrógeno que las celdas electrolíticas de agua de alta eficiencia existentes.
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan UNIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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