“綠色制氫”再上一級臺階：新電解槽效率高達98%

研究結果2022年3月16日發表在《自然通訊》上，報告了研究小組的毛細管供料電解槽，該電解池以98%的細胞能量效率從水中生產出綠色氫氣。

目前生產氫氣的主要瓶頸：由于電解液中的氣泡是不導電的，它們可以粘在電極上，掩蓋它們與它們需要接觸的液體的接觸，這降低了轉換效率。早期的電解器的兩個電極都淹沒在電解液中，這樣就會在它們周圍形成氣泡。在70年代，零間隙電解使陽極和陰極直接與分離膜接觸，通過只允許氣泡在每個電極的一側形成而提高了效率。而最近，聚合物電解質膜技術允許陰極一側在沒有電解質的情況下運行，通過生產氫氣而不通過液體冒泡，再次提高了效率。

而毛細管供料電解槽繼續推進了技術進步。電解池底部的儲液器使電解液不與陽極和陰極接觸，直到它通過一個多孔、親水的電極間分離器利用毛細作用被吸上來。因此，電解液與電極直接接觸，且只在一側直接產生氫氣和氧氣，中間沒有任何氣泡的阻礙。

由于沒有水被吸引到釋放氣體的電極一側，阻力進一步減少，因此兩者不會互相妨礙，而且當水從分離器中被電解出來時，毛細作用會吸取更多的水來替代它。

該電解槽系統的設計便于制造、擴展和安裝，提供了95%的整體系統效率，相當于41.5千瓦時/千克，而現有電解槽技術的效率為75%或更低。對于氫氣生產商來說，這將大大降低生產綠色氫氣的成本和運營成本。

澳大利亞IP集團物理科學主管和Hysata首席執行官Paul Barrett解釋說，這些新發現為世界上最高效的電解槽的商業化提供了途徑。該技術將使氫氣生產在2020年代中期低于每公斤1.50美元，比預期更早地達到澳大利亞和全球目標。

該研究論文題為"A high-performance capillary-fed electrolysis cell promises more cost-competitive renewable hydrogen"，已發表在《自然·通訊》期刊上。

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論文原文：https://www.nature.com/articles/s41467-022-28953-x