Электролиз под действием звуковых волн: инновация в сфере "зеленого" водорода

Ученые из Мельбурнского королевского технологического университета (RMIT) смогли кратно повысить эффективность электролиза воды для получения «зеленого» водорода за счет использования звуковых волн. Результаты исследования опубликованы в международном журнале Advanced Energy Materials. 

Электролиз – процесс расщепления дистиллированной воды на молекулы водорода и кислорода под воздействием электрического тока – технически выглядит следующим образом: в воде размещаются два электрода, подключенных к противоположным полюсам источника тока. Роль электродов, как правило, выполняют дорогостоящие металлы платиновой группы, такие как платина или иридий. Электрод, подключенный к отрицательному полюсу, становится катодом, а анодом – электрод, соединенный с противоположным полюсом. Соответственно, при направлении электрического тока на оба электрода, на стороне катода образуется водород, а на стороне анода – кислород.

Однако на эффективность электролиза негативно влияет скопление пузырьков водорода и кислорода на поверхности электродов, в результате которого образуется газовый слой, снижающий их активность и производительность. Решить эту проблему позволяет использование высокочастотных вибраций, которые предотвращают образование пузырьков. Ученые RMIT провели два эксперимента по электролизу воды – с применением звуковых волн и без них: в первом случае объем полученного водорода был в 14 раз больше, чем во втором. Столь сильный прирост эффективности позволяет заменить платину и иридий в качестве электрода на более дешевые металлы, в частности, серебро. Правда, коммерциализация новой технологии потребует интеграции источников звуковых волн с промышленными электролизерами.

Инновация может содействовать удешевлению технологий «зеленого» водорода, которые предполагают электролиз воды с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ). По данным Оксфордского института энергетических исследований, удельная стоимость получения «зеленого» водорода составляет от $3,3 до $6,5 на кг, тогда как издержки на производство «серого» водорода с помощью риформинга метана достигают не более $1,8 на кг, а при использовании технологий улавливания углекислого газа – не более $2,4 на кг.