来自挪威科技大学(NTNU)的博士候选人高桥幸宏找到了一种使氢燃料更便宜、更高效和更快的方法。如果规模化,这一新工艺可以帮助使氢气作为替代其他燃料(如化石燃料)的经济可行性更高。

氢气被誉为在船舶、飞机等领域替代化石燃料的潜在方案。当在燃料电池中使用或燃烧时,氢气只产生水,从而在使用点消除了二氧化碳排放。

它对于重工业、长途运输、航运、航空和能源存储等领域也可能非常有价值,因为在这些领域,电池在重量、续航能力或停机时间方面存在困难。

使用可再生电力生产的“绿色氢气”还可以储存多余的风能和太阳能,以此来稳定电网。尽管在成本、效率和基础设施方面仍然存在挑战,但氢气为实现经济去碳化提供了一条灵活、可扩展的路径,尤其是在目前由化石燃料主导的领域。

一切都很好,但目前大多数氢气并不是“绿色”的,因为它是由化石燃料制成的,并且浪费了大量能源。真正的“绿色氢气”是清洁的,但目前大规模制造的成本太高。

“绿色氢气”即将到来吗?

“绿色氢气”即将到来吗?

为此,这项新研究可能有助于让氢气生产变得更便宜、更可靠。

目前,大多数氢燃料是通过将水分解为氢和氧来生产的,利用来自可再生能源的电力,这一过程称为碱性水电解(AWE)。

这些机器内部有金属板(电极),导电,耐受恶劣的化学环境,并最终帮助反应更快地发生。为了正常运作,这些金属板通常涂有镍。

镍非常重要,因为它在碱性环境中抗腐蚀,并且能作为催化剂,加速氢的生产。然而,这里有一个问题。

镍通常通过电镀的方式应用,使镍离子附着在金属板上。但如果电流分布不均,这可能导致涂层不均匀,从而导致镍的浪费和涂层比所需的更厚。

这最终导致了性能不佳和成本超出预期。为了解决这个问题,高桥引入了络合剂,帮助镍离子更好地附着在电极上,同时减缓镍的过度沉积。

更便宜、更清洁、生产更快

更便宜、更清洁、生产更快

这有助于镍的结合更加均匀和可预测,最终提升产品质量,降低成本。他通过预测性数学建模实现了这一目标,这个模型模拟了镍在不同条件下的表现,比如 pH 变化、电流不同和涂层厚度。

高桥表示,这个新模型可以在涂层制作前预测效果。这在现实中表现为减少失败批次、降低材料浪费和加快优化。

这个发现 不仅对镍和电解槽的设计很重要。它可能最终会降低绿色氢气的单位成本。

这还会大大提高制造的一致性,节省时间、能源和原材料的消耗。这个方法也可以用在其他电化学过程上,不仅限于氢气。