В то время как источники энергии, такие как энергия ветра и солнца в производстве выбросов электроэнергии, они зависят от солнца и ветра, так что предложение не всегда удовлетворяет спрос. Кроме того, атомные электростанции работают более эффективно, на пределе своих возможностей, так что производство электроэнергии не может быть легко ramped вверх или вниз, чтобы соответствовать спросу.
В течение многих десятилетий, исследователи энергетики пытались решить одну большую проблему: как вы можете хранить избыточную электроэнергию, поэтому он может быть выпущен обратно на сетку, когда это необходимо?
Недавно, исследователи из Национальной лаборатории Айдахо помог ответить на этот вызов путем разработки новых электродных материалов для электрохимической ячейки, которая может эффективно преобразовывать избыточную электроэнергию и воду на водород. Когда возрастет спрос на электроэнергию, электрохимическая ячейка является обратимой, преобразующие водород в электричество для сетки. Водород также может быть использован в качестве топлива для тепловых, транспортных средств или других приложений.
Результаты появились на этой неделе в онлайн-журнале Nature.
Ученые уже давно признали потенциал водорода в качестве носителя энергии, сказал Дун Дин, старший инженер/ученый и химическая обработка Group в ИНЛ.
«Энергия хранения большой вызов, с его разнообразных исследований и развития, породила больше возможностей для получения водорода», — сказал Дин. «Мы нацелены на водород в качестве энергии промежуточными для эффективного хранения энергии».
Дин и его коллеги улучшили один тип электрохимической ячейке, называемой протонной керамическая электрохимическая ячейка (PCEC), который использует электричество для разделения пара на водород и кислород.
Однако, в прошлом, эти устройства имеют свои ограничения, особенно то, что они работают при температурах до 800 ° С. высокие температуры требуют дорогих материалов и привести к быстрой деградации, делая гальванических элементов экономически нецелесообразна.
В газете, Дин и его коллеги описали новый материал для кислородного электрода — проводник, что облегчает разделение воды и реакции восстановления кислорода одновременно. В отличие от большинства электрохимических ячеек, этот новый материал-оксид соединения называют перовскит — позволяет клетке для преобразования водорода и кислорода в электроэнергию без дополнительного водорода.
Раньше Дин и его коллеги разработали 3D архитектура meshlike для электрода, который сделал больше площадь поверхности, чтобы расщепить воду на водород и кислород. Вместе эти две технологии-3D сетку электродом и новые электродные материалы — разрешенные для самоокупаемости, обратимое действие на от 400 до 600 градусов С.
«Мы продемонстрировали возможность реверсивной работы PCEC при таких низких температурах для преобразования генерируемого водорода в режиме гидролиза к электроэнергии, без внешнего источника водорода, в режиме самофинансирования», — сказал Динг. «Это большой шаг для высокотемпературного электролиза».
Хотя в прошлом кислородных электродов проводится только электроны и ионы кислорода, новый перовскита является «тройной проведения», — сказал Дин, означает, что она проводит электронов, ионов кислорода и протонов. С практической точки зрения, тройной проводящий электрод означает, что реакция происходит быстрее и более эффективно, поэтому рабочая температура может быть снижена при сохранении хорошей производительности.
Для Дин и его коллеги, фишка в том, выясняя, как добавить элемент перовскит материал электрода, обеспечивающий тройной проводящие свойства-этот процесс называется легированием. «Мы успешно продемонстрировали эффективный допинг-стратегии, чтобы развивать хороший тройной-проведение азота, которая обеспечивает хорошую производительность клеток при пониженных температурах», — сказал Hanping Дин, материалы ученого и инженера по химической обработке групповой Национальной лаборатории Айдахо.
В будущем, Дун Дин и его коллеги надеются продолжить совершенствование электрохимической ячейке, сочетая инновационные материалы с передовые производственные процессы таким образом, технология может быть использована в промышленных масштабах.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!