Химики изготовили и испытали новую ячейку электролита из твердого оксида

Схема улучшения производства водорода (с точки зрения сокращения двуокиси углерода) с PCECs за счет участия водяного пара со стороны катода
Фото: urfu.ru
Результаты исследования опубликованы в Журнале химии материалов Исследователи химико-технологического института УрФУ и  института высокотемпературной электрохимии УрО РАН Николай Данилов, Артем Тарутин, Юлия Лягаева, Геннадий Вдовин и  Дмитрий Медведев разработали новые электрохимические ячейки для электролиза воды в  присутствии углекислого газа. Результаты исследования опубликованы в  Journal of  Materials Chemistry  A.

«Была успешно изготовлена и  испытана новая ячейка электролита из  твердого оксида на  основе высокоэффективных и  устойчивых к  CO 2   материалов, протонопроводящего электролита и  кислородного электрода,  — поясняется в  статье. —  Для этой ячейки наблюдались необычные характеристики, приводящие к  усиленному улучшению, когда восстановительная атмосфера была обогащена СО 2 ».

Также авторы сформулировали возможный механизм, с  помощью которого можно объяснить это поведение. В  целом по  результатам проведенного исследования выяснилось, что ячейки работают лучше в  жестких условиях  — при повышенной концентрации углекислого газа.

Если электролиз происходит в  присутствии углекислого газа, то  часть электронов тратится на  восстановление этого вещества. Тогда результатом электролиза становится так называемый синтез-газ  — смесь водорода и  монооксида углерода. Синтез-газ  — это что-то вроде полуфабриката топлива: в  дальнейшем его можно, например, превратить в  жидкие углеводороды. Получение синтез-газа электролизом воды  — перспективный процесс, который одновременно позволяет избавиться от  углекислого газа и  получить топливо. Кстати, сейчас ученые разрабатывают похожие ячейки, которые могли  бы работать от  солнечной энергии,  — тогда процесс будет вдвойне экологичным.

Цель исследования химиков УрФУ и  УрО РАН  — выбрать наилучший твердый электролит для ячеек. Этот материал должен обеспечивать хорошую проводимость протонов и  одновременно быть стабильным в  атмосфере СО 2 при температуре 700 градусов Цельсия. В  результате проведенного исследования авторы статьи получили материал, проводимость которого оказалась выше, так как протоны меньше «застревали» на  границах зерен (отдельных кристаллов в  поликристаллическом материале), поэтому и  финальные ячейки работали лучше. Стабильность тоже была на  высоком уровне: за  десять часов работы ячейки потеряли всего 0,7  % эффективности. Впрочем, для промышленного применения этот параметр предстоит еще улучшать.

Более того, ячейки работали даже лучше в  более «жестких» условиях, когда атмосфера была дополнительно обогащена углекислым газом: избыток СО 2 подавлял некоторые нежелательные процессы на  катоде, в  результате чего удавалось достичь оптимального сопротивления и  плотности тока, то  есть лучшей эффективности ячеек.

Текст подготовлен по  материалам портала «Чердак»

  • Оригинальная публикация
  • Статья CO2-promoted hydrogen production in a protonic ceramic electrolysis cell доступна на сайте Journal of Materials Chemistry A
  • УрФУ — участник Проекта 5-100, ключевым результатом которого должно стать появление в России к 2020-му году современных университетов-лидеров с эффективной структурой управления и международной академической репутацией, способных задавать тенденции развития мирового высшего образования.
     
    По теме
    КЦСОН г. Краснотурьинска начинает набор в группу Школы приемных родителей на апрель-июнь 2024 г.    Школа приемных родителей – это школа для лиц, желающих принять на воспитание в свою семью ребенка,
    Автор: 32 ПСО ФПС ГПС ГУ МЧС России по СО   28 марта на территории поселка Пудлинговый состоялись пожарно-тактические учения 32 пожарно-спасательного отряда с развёртыванием опорного пункта по тушению крупных пожаров.
    KSK66.Ru
    Подросток под кайфом - ЦРБ Верхотурского района Подросток под «кайфом». Памятка для встревоженных родителей Как действовать родителям, если они заподозрили, что их ребенок начал употреблять наркотические средства,
    ЦРБ Верхотурского района
    С юбилеем, «Современник»! - Администрация Каменск-Уральского 29 марта 1974 года распахнул свои двери ДК «Современник», ставший центром культурной и спортивной жизни Ленинского поселка.
    Администрация Каменск-Уральского
    Счастье начинается с улыбки - ТриГорода.РФ Наверняка многие задавались вопросом: что же такое счастье? Для кого-то счастье – это любовь к любимому человеку, для кого-то это материальные ценности, а кому-то для счастья достаточно рядом своей семьи,
    ТриГорода.РФ