关于酸性介质中用于氢生产的毛细管诱导电解质流动现象的研究

高效酸性毛细供液电解系统研究：硅基隔膜的应用与性能优化

　　

摘要

有效的水电解是基于可再生能源的未来氢能经济的关键组成部分。尽管在水电解技术方面取得了进展，但在酸性系统中仍存在一些问题，如效率损失、气泡形成以及复杂的循环系统。通过使用基于二氧化硅的隔膜来实现首次有效的酸性毛细管供液电解，本研究简化了设计并提高了性能，实现了无需质子交换膜（PEMs）或强制循环的被动电解质传输和无气泡操作。铂（Pt）和铱氧化物（IrO₂）电催化剂通过电沉积工艺制备在钛基底上。该毛细管供液电池在30°C、恒定电压2V的条件下达到了322 mA cm^?2的电流密度，能量效率为74%，法拉第效率为98%，相应的氢气能耗为54.04 kWh kg^?1。电池温度、施加的扭矩压力以及电池内部的隔膜厚度对提升电池性能起着关键作用。电解质通过隔膜的传输是毛细作用与电解诱导扩散共同作用的结果。本研究强调了在酸性电解中采用基于二氧化硅的AGM隔膜的新颖性，为绿色氢气生产提供了一种简单、低成本且可持续的方法，有效降低了气泡阻力及电解质循环成本。

图形摘要

图中展示了一个毛细管供液电解电池，其中电解质的吸收和传输是通过毛细作用及电解驱动的运动来实现的。示意图突出了该电池在相同电压下比传统电池具有更高的电流密度，从而提高了效率。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。