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新型電解槽技術(shù)提升制氫效率 推動清潔能源發(fā)展

2025.11.27 加州大學(xué)伯克利分校

  加州大學(xué)伯克利分校研究團隊開發(fā)出一項新型電解槽技術(shù),該技術(shù)通過改進電極設(shè)計顯著延長制氫設(shè)備使用壽命。這項電解槽技術(shù)創(chuàng)新有望降低清潔氫氣生產(chǎn)成本,推動氫能在交通和能源存儲領(lǐng)域的應(yīng)用。低成本、耐用的電解槽(圖中)可利用風(fēng)能和太陽能等可持續(xù)能源,將純水轉(zhuǎn)化為氫氣,為工業(yè)工廠和重型車輛提供燃料。

  化學(xué)與生物分子工程教授香農(nóng)·博特徹帶領(lǐng)團隊專注于陰離子交換膜水電解槽研究,該電解槽技術(shù)使用離子導(dǎo)電聚合物作為核心材料。博特徹表示:"我們正在開發(fā)利用間歇性電力制氫的電化學(xué)技術(shù),如果這項電解槽技術(shù)取得成功,設(shè)備成本有望降低5到10倍。"

  目前主流電解槽包括液態(tài)堿性電解槽和質(zhì)子交換膜電解槽兩類。前者使用強堿性溶液作為電解質(zhì),維護較為復(fù)雜;后者依賴昂貴金屬銥作為電極材料,且需要含氟化合物穩(wěn)定聚合物。新型電解槽技術(shù)結(jié)合了固體聚合物膜的優(yōu)勢與堿性電解質(zhì)的成本效益。

  研究團隊發(fā)現(xiàn)電極降解主要發(fā)生在陽極區(qū)域,正電荷會從聚合物分子中奪取電子,加速氫氧根離子對材料的侵蝕。博特徹解釋說:"電池失效的原因之一是這類副反應(yīng),材料中的電子與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致設(shè)備性能下降。"

  為解決這一問題,團隊在陽極區(qū)域引入氧化鋯無機聚合物,形成保護層覆蓋敏感的有機聚合物。這種設(shè)計使電解槽技術(shù)降解率降低百倍,為商業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。該研究成果已發(fā)表于《科學(xué)》期刊。

  博特徹指出:"氫氣的生產(chǎn)、儲存和運輸環(huán)節(jié)都面臨挑戰(zhàn),但電解槽技術(shù)正在快速進步。"隨著可再生能源成本持續(xù)下降,這項電解槽技術(shù)創(chuàng)新將促進水電解制氫規(guī);l(fā)展,為重型運輸和電網(wǎng)儲能提供清潔能源解決方案。

 

 

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