該研究結(jié)果于2022 年3 月16 日發(fā)表在《自然通訊》 號(hào)上，報(bào)告了研究團(tuán)隊(duì)的毛細(xì)管供給電解器，該電解器從水中產(chǎn)生綠色氫氣，細(xì)胞能量效率高達(dá)98%。

當(dāng)今氫氣生產(chǎn)的主要瓶頸：由于電解質(zhì)中的氣泡不導(dǎo)電，它們會(huì)粘附在電極上，掩蓋電極與需要接觸的液體的接觸，從而降低轉(zhuǎn)換效率。早期的電解槽將兩個(gè)電極浸沒(méi)在電解質(zhì)中，這會(huì)導(dǎo)致電極周?chē)纬蓺馀?。?0 世紀(jì)70 年代，零間隙電解將陽(yáng)極和陰極與分離膜直接接觸，通過(guò)僅在每個(gè)電極的一側(cè)形成氣泡來(lái)提高效率。最近，聚合物電解質(zhì)膜技術(shù)允許陰極側(cè)在沒(méi)有電解質(zhì)的情況下運(yùn)行，通過(guò)產(chǎn)生氫氣而無(wú)需通過(guò)液體起泡，再次提高了效率。

毛細(xì)管供給電解槽繼續(xù)推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。電池底部的儲(chǔ)液器使電解質(zhì)不與陽(yáng)極和陰極接觸，直到通過(guò)毛細(xì)管作用通過(guò)多孔、親水的電極間隔膜將其吸出。因此，電解液與電極直接接觸，僅在一側(cè)直接產(chǎn)生氫氣和氧氣，中間沒(méi)有任何氣泡。

電阻進(jìn)一步減小，因?yàn)闆](méi)有水被吸引到釋放氣體的電極一側(cè)，因此兩者不會(huì)互相妨礙，并且當(dāng)水被電解出分離器時(shí)，毛細(xì)管作用會(huì)吸引更多的水來(lái)補(bǔ)充它。

該電解槽系統(tǒng)設(shè)計(jì)易于制造、擴(kuò)展和安裝，總體系統(tǒng)效率為95%，相當(dāng)于41.5 kWh/kg，而現(xiàn)有電解槽技術(shù)的效率為75% 或更低。對(duì)于氫氣生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)，這將顯著降低生產(chǎn)綠色氫氣的成本和運(yùn)營(yíng)成本。

澳大利亞IP 集團(tuán)物理科學(xué)主管兼Hysata 首席執(zhí)行官Paul Barrett 解釋說(shuō)，這些新發(fā)現(xiàn)為世界上最高效電解槽的商業(yè)化提供了一條途徑。該技術(shù)將使氫產(chǎn)量到2020 年代中期低于每公斤1.50 美元，比預(yù)期更早達(dá)到澳大利亞和全球目標(biāo)。

該研究論文題為“高性能毛細(xì)管供給電解池有望提供更具成本競(jìng)爭(zhēng)力的可再生氫”，已發(fā)表在期刊《自然·通訊》 上。

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原始論文：https://www.nature.com/articles/s41467-022-28953-x