绿色氢：电解质中浮力驱动的对流

时间：2021-06-10 14:27:17 来源：

氢气可以通过可再生能源以气候中和的方式生产，并且可以为未来的能源系统做出重大贡献。一种选择是使用阳光进行电解水分解，通过将太阳能电池与电解槽耦合来间接或直接在光电化学 (PEC) 电池中进行分解。吸光半导体用作光电极。它们被浸入混合了强酸或强碱的电解质溶液中，其中含有高浓度的质子或氢氧根离子，是有效电解所必需的。

绿色氢：电解质中浮力驱动的对流

然而，在大型工厂中，出于安全原因，使用具有接近中性 pH 值的电解质溶液是有意义的。这种溶液具有低浓度的质子和氢氧根离子，这导致传质受限和性能不佳。了解这些限制对于设计安全且可扩展的 PEC 水分解装置至关重要。

由 HZB 太阳能燃料研究所的 Fatwa Abdi 博士领导的团队现在首次研究了电解过程中整个电池中的液体电解质的行为：在荧光 pH 传感器箔的帮助下，博士后 Keisuke Obata 博士在 Abdi 的团队中，确定了电解过程中阳极和阴极之间 PEC 电池的局部 pH 值。PEC 电池充满了接近中性的 pH 值电解质。科学家们通过实验将靠近阳极的区域的 pH 值降低和靠近阴极的区域的 pH 值增加可视化。有趣的是，他们观察到电解液随着电解的进行顺时针运动。该观察结果可以通过在导致对流的电化学反应过程中电解质密度变化引起的浮力来解释。”

与此同时，Abdi 和他的团队开发了一个多物理场模型来计算电化学反应引起的对流。“我们已经彻底测试了这个模型，现在可以提供一个强大的工具来预先模拟具有各种电解质的电化学电池中的自然对流，”Abdi 说。

对于该项目，Abdi 在 HZB 建立了一个“太阳能燃料设备设施”，它是亥姆霍兹能源材料铸造厂 (HEMF) 的一部分，这是一个对其他科学家开放的大型基础设施。这项研究也是在 UniSysCat 卓越集群的框架内与柏林工业大学合作进行的。

“通过这项工作，我们正在通过光电化学反应器工程的努力扩展我们的材料科学专业知识，这是扩大太阳能燃料设备规模必不可少的下一步”，HZB 研究所负责人 Roel van de Krol 教授说。太阳能燃料。

郑重声明：文章仅代表原作者观点，不代表本站立场；如有侵权、违规，可直接反馈本站，我们将会作修改或删除处理。