El hidrógeno industrial está más cerca de producirse de manera más eficiente, gracias a los hallazgos descritos en un nuevo artículo publicado por investigadores del Laboratorio Nacional de Idaho. En el documento, el Dr. Dong Ding y sus colegas detallaron los avances en la producción de hidrógeno, que se utiliza enrefinación de petróleo, fabricación petroquímica y como combustible ecológico para el transporte.
Los investigadores demostraron la producción electroquímica de hidrógeno de alto rendimiento a una temperatura inferior a la que había sido posible antes. Esto se debió a un avance clave: un electrodo de vapor de cerámica que se autoensambla a partir de una estera tejida.
"Inventamos un electrodo de vapor autoensamblado en 3D que puede ser escalable", dijo Ding. "La porosidad ultra alta y la estructura 3D pueden hacer que la transferencia de masa / carga sea mucho mejor, por lo que el rendimiento fue mejor".
en un artículo publicado por la revista Ciencia avanzada , los investigadores informaron sobre el diseño, fabricación y caracterización de células de electrólisis de óxido sólido P-SOEC altamente eficientes de conducción de protones con un nuevo electrodo de vapor autoensamblado en 3D. Las células operaban por debajo de 600o C. Producían hidrógeno aalta tasa sostenida continuamente durante días durante las pruebas.
El hidrógeno es un combustible ecológico en parte porque cuando se quema, el resultado es agua. Sin embargo, no existen fuentes naturales adecuadas y convenientes para el hidrógeno puro. Hoy en día, el hidrógeno se obtiene mediante la reforma del vapor o "craqueo" de hidrocarburos,como el gas natural. Sin embargo, este proceso requiere combustibles fósiles y crea subproductos de carbono, lo que lo hace menos adecuado para una producción sostenible.
La electrólisis de vapor, por el contrario, solo necesita agua y electricidad para dividir las moléculas de agua, generando así hidrógeno y oxígeno. La electricidad puede provenir de cualquier fuente, incluidas las fuentes eólica, solar, nuclear y otras fuentes libres de emisiones. Ser capaz de hacer electrólisiseficientemente a la temperatura más baja posible minimiza la energía necesaria.
Un P-SOEC tiene un electrodo de vapor poroso, un electrodo de hidrógeno y un electrolito conductor de protones. Cuando se aplica voltaje, el vapor viaja a través del electrodo de vapor poroso y se convierte en oxígeno e hidrógeno en el límite del electrolito. Debido a las diferentes cargas,los dos gases se separan y se recogen en sus respectivos electrodos.
Por lo tanto, la construcción del electrodo de vapor poroso es fundamental, por lo que los investigadores utilizaron una forma innovadora de hacerlo. Comenzaron con una plantilla textil tejida, la pusieron en una solución precursora que contenía los elementos que querían usar, y luegoLo disparó para quitar la tela y dejar atrás la cerámica. El resultado fue una versión de cerámica del textil original.
Pusieron el tejido cerámico en el electrodo y notaron que en funcionamiento, se producía un puente entre los hilos. Esto debería mejorar tanto la transferencia de masa y carga como la estabilidad del electrodo, según el Dr. Wei Wu, el principal contribuyente a este trabajo.
El electrodo y el uso de conducción de protones permitieron una alta producción de hidrógeno por debajo de 600o C. Eso es más frío en cientos de grados que en el caso de los métodos convencionales de electrólisis de vapor a alta temperatura. La temperatura más baja hace que el proceso de producción de hidrógeno sea más duradero, ytambién requiere menos materiales costosos y resistentes al calor en la celda de electrólisis.
Aunque el hidrógeno ya se usa para impulsar vehículos, para el almacenamiento de energía y como energía portátil, este enfoque podría ofrecer una alternativa más eficiente para la producción de alto volumen.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Idaho . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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