Gibrid kislota{0}}ishqoriy suv elektrolizi yangi elektrokimyoviy texnologiyadir. U suvdan vodorod gazini hosil qiladi. Bu an'anaviy suv elektroliz texnologiyasidan farq qiladi. An'anaviy elektroliz tizimlarida faqat bitta turdagi elektrolitlar qo'llaniladi. Ular butun elektroliz xujayrasi ichida ishqoriy yoki kislotali sharoitda ishlaydi. Gibrid kislota{6}}ishqoriy suv elektrolizida ikkita alohida elektrolit ishlatiladi. Bir hujayra kamerasida kislotali eritma mavjud. Boshqa hujayra kamerasida ishqoriy eritma mavjud. Ikki kamera o'rtasida maxsus membrana joylashgan. Bu membrana kislota va ishqorning bir-birini neytrallashini to'xtatadi.
Ushbu maxsus sozlash har bir yarim kimyoviy reaktsiyaning eng yaxshi pH holatida sodir bo'lishiga imkon beradi. Vodorodning evolyutsiya reaktsiyasi (HER) kislotali kamerada sodir bo'ladi. HER reaktsiyasi kislotali suyuqlik muhitida tezroq ishlaydi. Kislorod evolyutsiyasi reaktsiyasi (OER) ishqoriy kamerada sodir bo'ladi. OER reaktsiyasi ishqoriy suyuqlik muhitida tezroq ishlaydi. Har bir kimyoviy reaksiya qulay kinetik sharoitda ishlaydi.
Ikki xonada turli xil pH qiymatlari mavjud. Bu farq kimyoviy potentsial gradientni hosil qiladi. Ushbu gradient ikkala elektrodda ham qaytariladigan vodorod elektrod potentsialini o'zgartiradi. Bu o'zgarish suv molekulalarini ajratish uchun zarur bo'lgan tashqi kuchlanishni pasaytiradi. Tizim kimyoviy potentsial energiya va elektr energiyasini birlashtiradi. Ushbu kombinatsiya jarayonning umumiy energiya sarfini kamaytiradi.
Tizimning asosiy komponentlari
Bipolyar membrana (BPM). BPM tizimning asosiy qismidir. U kation almashinadigan qatlam (CEL) va anion almashinuv qatlamiga (AEL) ega. Ikki qatlam bir-biriga yopishadi. Suv dissotsiatsiyasi katalizatori ikki qatlamning qo'shilishida qoladi. BPM teskari polarizatsiya ostida proton va gidroksid ionlarini hosil qiladi. Protonlar kislotali kameraga o'tadi. Gidroksid ionlari ishqoriy kameraga o'tadi. BPM elektroliz xujayrasi ichida barqaror pH gradientini saqlaydi.
Elektrodlar. Anod ishqoriy kameraga joylashtiriladi. Anod OER reaktsiyasini qo'llab-quvvatlaydi. Nikel{3}}asosidagi materiallar anodlar uchun keng tarqalgan asosiy materialdir. Nikel to'quv to'r elektrod ishi uchun ishonchli platforma hisoblanadi. Katod kislotali kameraga joylashtiriladi. Katod HER reaktsiyasini qo'llab-quvvatlaydi. Ikki funktsiyali elektrokatalizatorlar ham HER, ham OER reaktsiyalarini boshqarishi mumkin. Kobalt{9}}nikel fosfid nanosim elektrodlari bu ikki funksiyali ishlashga ega.
Ishlash afzalliklari
Ko'pgina tadqiqot sinovlari ushbu texnologiyaning yaxshi ishlashini isbotlaydi. Uning vodorod ishlab chiqarish tezligi 2,2 V da an'anaviy gidroksidi elektrolizdan to'rt baravar yuqori. Uning energiya sarfi 200 mA/sm² oqim zichligida taxminan 30% ga kamayadi. Tizim atigi 1,39 V hujayra kuchlanishi bilan 200 mA/sm² oqim zichligiga etadi. Bu ko'rsatkich an'anaviy suv elektrolizatorlaridan ko'ra yaxshiroqdir. BPM{10}}asosidagi assimetrik suv elektrolizi an'anaviy proton almashinuvi membranalari va anion almashinuvi membranalari tizimlariga yaxshi alternativ hisoblanadi.
Bu texnologiya yirik{0}}elektrolizator dizayni va ishlab chiqarishni qo‘llab-quvvatlaydi. Bu elektrolitlar tarkibini moslashuvchan sozlash imkonini beradi. Tizim eng so'nggi ilg'or elektrokatalizatorlar bilan ishlashi mumkin. Tizim uzoq{4}}barqaror ishlash qobiliyatiga ega. Yagona aylanma elektrolizator 25 soatdan ortiq barqaror ishlaydi. U 1,550 V da 10 mA/sm² oqim zichligini saqlaydi. Tizim 0,908 V kuchlanishda quyosh energiyasi bilan ham ishlashi mumkin.
