Hybridná kyslá-alkalická elektrolýza vody je nová elektrochemická technológia. Vyrába plynný vodík z vody. Funguje inak ako tradičná technológia elektrolýzy vody. Tradičné systémy elektrolýzy používajú iba jeden typ elektrolytu. Bežia buď v alkalických podmienkach alebo v kyslých podmienkach vo vnútri celého elektrolyzéra. Hybridná kyslá-alkalická elektrolýza vody využíva dva samostatné elektrolyty. Jedna komora obsahuje kyslý roztok. Druhá komora článku obsahuje alkalický roztok. Medzi oboma komorami je umiestnená špeciálna membrána. Táto membrána zabraňuje vzájomnej neutralizácii kyseliny a zásady.
Toto špeciálne nastavenie umožňuje každej polovičnej chemickej reakcii prebehnúť v jej najlepšom pH. Reakcia vývoja vodíka (HER) prebieha v kyslej komore. HER reakcia prebieha rýchlejšie v kyslom kvapalnom prostredí. Reakcia vývoja kyslíka (OER) prebieha v alkalickej komore. OER reakcia prebieha rýchlejšie v alkalickom kvapalnom prostredí. Každá chemická reakcia prebieha za priaznivých kinetických podmienok.
Dve komory majú rozdielne hodnoty pH. Tento rozdiel tvorí gradient chemického potenciálu. Tento gradient mení reverzibilný potenciál vodíkovej elektródy na oboch elektródach. Táto zmena znižuje vonkajšie napätie potrebné na rozdelenie molekúl vody. Systém kombinuje chemickú potenciálnu energiu a elektrickú energiu. Táto kombinácia znižuje celkovú spotrebu energie procesu.
Kľúčové komponenty systému
Bipolárna membrána (BPM). BPM je základnou súčasťou systému. Má katiónomeničovú vrstvu (CEL) a anexovú vrstvu (AEL). Obe vrstvy sa spájajú. Katalyzátor disociácie vody zostáva na spoji dvoch vrstiev. BPM produkuje protóny a hydroxidové ióny pri reverznej polarizácii-. Protóny sa presúvajú do kyslej komory. Hydroxidové ióny sa presúvajú do alkalickej komory. BPM udržuje stabilný gradient pH vo vnútri elektrolyzéra.
Elektródy. Anóda je umiestnená v alkalickej komore. Anóda podporuje OER reakciu. Materiály na báze niklu-sú bežným základným materiálom pre anódy. Niklová tkaná sieť je spoľahlivou platformou pre prácu s elektródami. Katóda je umiestnená v kyslej komore. Katóda podporuje HER reakciu. Bifunkčné elektrokatalyzátory môžu riadiť reakcie HER aj OER. Kobalt-niklové nanodrôtové elektródy majú tento bifunkčný výkon.
Výkonové výhody
Mnohé výskumné testy dokazujú, že táto technológia má lepší pracovný výkon. Jeho rýchlosť výroby vodíka je štyrikrát vyššia ako pri tradičnej alkalickej elektrolýze pri 2,2 V. Jeho spotreba energie klesne asi o 30 % pri prúdovej hustote 200 mA/cm². Systém dosahuje prúdovú hustotu 200 mA/cm² len s napätím článku 1,39 V. Tento výkon je lepší ako väčšina tradičných vodných elektrolyzérov. Asymetrická elektrolýza vody na báze BPM{10}}je dobrou alternatívou k tradičným systémom protónovej výmeny membrán a aniónovým výmenným membránovým systémom.
Táto technológia podporuje-veľký dizajn a výrobu elektrolyzéra. Umožňuje flexibilné úpravy zloženia elektrolytu. Systém môže pracovať s najnovšími pokročilými elektrokatalyzátormi. Systém má stabilnú-dlhodobú funkčnosť. Jeden cirkulačný elektrolyzér beží stabilne viac ako 25 hodín. Udržuje prúdovú hustotu 10 mA/cm² pri 1,550 V. Systém môže pracovať aj so solárnou energiou pri napätí 0,908 V.
