Hidrogen suyun elektrolitik parçalanması yolu ilə əldə edilə bilər. Burada bir seçim günəş işığını fotoelektrokimyəvi hüceyrələrdə (PEC hüceyrələri) elektroliz üçün gərginliyə çevirən fotoelektrodların istifadəsidir. HZB-də tədqiqat qrupu indi göstərdi ki, PEC hüceyrələrinin səmərəliliyi təzyiq altında əhəmiyyətli dərəcədə artırıla bilər.

Bəziləri bunu ” süni yarpaq ” adlandırırlar : təbiətdəki yaşıl yarpaqların suyu günəş işığı ilə parçalamaq üçün istifadə etdiyi təbii Fotosistem II kompleksinin əvəzinə, fotoelektrokimyəvi hüceyrələr və ya qısaca PEC hüceyrələri elektrolitik üçün tələb olunan gərginliyi yaratmaq üçün süni, qeyri-üzvi fotoelektrodlardan istifadə edirlər. suyun günəş işığından ayrılması.

Zərərlərin minimuma endirilməsi

Ən yaxşı performans göstərən cihazlar artıq 19%-ə qədər təsir edici enerji çevrilmə səmərəliliyinə nail olurlar. Belə yüksək effektivliklərdə qabarcıq əmələ gəlməsi nəticəsində yaranan itkilər mühüm rol oynamağa başlayır. Bunun səbəbi, baloncukların elektrodun optimal işıqlandırılmasına mane olan işığı yaymasıdır.

Bundan əlavə, baloncuklar elektrolitin elektrod səthi ilə təmasda olmasına mane ola bilər və beləliklə, elektrokimyəvi deaktivasiyaya səbəb ola bilər. Bu itkiləri minimuma endirmək üçün cihazı daha yüksək təzyiqdə işlətməklə qabarcıq ölçülərini azaltmağa kömək edərdi. Bununla belə, indiyədək bildirilmiş bütün PEC cihazları atmosfer təzyiqində (1 bar) işləmişdir.

Təzyiqin gücləndirilməsi

HZB-dəki Günəş Yanacaqları İnstitutundan bir qrup indi PEC-ə uyğun şərtlərdə suyun yüksək təzyiqdə parçalanmasını araşdırdı. Onlar PEC axını hüceyrələrinə 1 ilə 10 bar arasında təzyiq göstərmək üçün qazdan istifadə etdilər və elektroliz zamanı bir sıra müxtəlif parametrləri qeyd etdilər. Onlar həmçinin PEC prosesinin multifizika modelini işləyib hazırlayıblar və onu normal və yüksək təzyiqdə eksperimental məlumatlar ilə müqayisə ediblər.

Bu model indi parametrlərlə oynamağa və açar rıçaqları müəyyən etməyə imkan verir. “Məsələn , biz iş təzyiqinin qaz qabarcıqlarının ölçüsünə və onların elektrodlardakı davranışına necə təsir etdiyini araşdırdıq” dedi .

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=2996406042&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1722505438&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-07-green-hydrogen-artificial-leaf-pressure.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy43NCIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy43NCJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjc0Il1dLDBd&dt=1722502345303&bpp=1&bdt=412&idt=451&shv=r20240729&mjsv=m202407310101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D6bf3eefe49031f83%3AT%3D1721367059%3ART%3D1722505430%3AS%3DALNI_MacAfAOJA8VyURIyKJCZKOtEk96_Q&eo_id_str=ID%3D253fe466b124068d%3AT%3D1721367059%3ART%3D1722505430%3AS%3DAA-Afja3CR3UFVWEVuVSmzApOeu3&prev_fmts=0x0%2C1519x695&nras=2&correlator=2387573287338&frm=20&pv=1&tl=az&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2605&biw=1519&bih=695&scr_x=0&scr_y=1216&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C31085664%2C44798934%2C95333411%2C95334529%2C95334828%2C95337026%2C95337869%2C95338227%2C31085793%2C95337094%2C95336266%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=86467861699032&tmod=536144941&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C695&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV8xIiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Enerji itkiləri iki dəfə azaldı

Təhlil göstərir ki, iş təzyiqinin 8 bara qədər artırılması ümumi enerji itkisini yarıya endirir və bu, ümumi səmərəliliyin nisbi 5-10% artmasına səbəb ola bilər.

“Bu təzyiqdə optik səpilmə itkilərinin demək olar ki, tamamilə qarşısı alına bilər” deyə Liang izah edir. “Biz həmçinin məhsulun çarpazlaşmasında, xüsusən də oksigenin əks elektroda ötürülməsində əhəmiyyətli bir azalma gördük”.

Daha yüksək təzyiqlərdə isə heç bir üstünlük yoxdur, ona görə də komanda PEC elektrolizatorları üçün optimal iş təzyiqi diapazonu kimi 6-8 bar təklif edir.

Günəş Yanacaqları İnstitutunun rəhbəri Prof. Dr. Roel van de Krol deyir: “Bu tapıntılar və xüsusən də multifizika modeli digər sistemlərə də şamil edilə bilər və bizə həm elektrokimyəvi, həm də fotokatalitik cihazların səmərəliliyini artırmağa kömək edəcək”. HZB-də.

Daha çox məlumat: Feng Liang et al, Multifizik modelləşdirmə vasitəsilə fotoelektrokimyəvi suyun parçalanmasına yüksək təzyiq təsirinin qiymətləndirilməsi, Təbiət Əlaqələri (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-49273-2

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

Alman Araşdırma Mərkəzlərinin Helmholtz Assosiasiyası tərəfindən təmin edilmişdir