Effektiviteten hos artificiella blad ökas med ökat tryck i grön vätgasproduktion.

StockholmEn studie visade att fotoelektrokemiska celler, som delar upp vatten för att producera väte, fungerar mycket bättre under högre tryck. Dessa celler använder speciella fotoelektroder som omvandlar solljus till den elektricitet som behövs för denna process. Forskare vid HZB upptäckte att driften av dessa celler vid högre tryck kan minska energiförlusterna avsevärt.

Studien visade att genom att öka trycket från 1 till 8 bar halveras de totala energiförlusterna, minskar de optiska spridningsförlusterna orsakade av bubbelbildning och minskar överföringen av syre till motelektroden. Den bästa effektiviteten uppnås vid tryck mellan 6 och 8 bar.

Genom att öka trycket till 8 bar ökade effektiviteten med 5-10 procent. Denna förbättring beror främst på att färre bubblor bildas på elektroderna, vilket minskar ljusspridning och blockerar elektrolyten mindre. Detta gör att fotoelektroderna får bättre ljus och förblir i kontakt med elektrolyten, vilket hjälper till att bibehålla hög effektivitet.

PEC-celler har uppvisat verkningsgrader på upp till 19 procent, men vid denna nivå blir bubbelbildning ett problem. Studien visade att användning av högre tryck hjälper till att minska bubbelstorleken. Detta bibehåller hög verkningsgrad och gör processen för väteproduktion mer effektiv och stabil.

Läs också:

Idag · 04:29

Den långsamma utvecklingen av mänskliga hjärnor: små justeringars stora inverkan på evolutionen

Forskarteamet utvecklade en modell för att testa olika förhållanden och faktorer för att identifiera vad som påverkar effektiviteten mest. De fann att ökning av trycket över 8 bar inte bidrar nämnvärt. Därför rekommenderar de att hålla trycket mellan 6 och 8 bar för bästa resultat.

Denna nya insikt kan tillämpas på andra elektrokemiska och fotokatalytiska system, vilket kan göra dessa enheter mer effektiva. Det skulle göra grön vätgas till ett mer praktiskt alternativ genom att kräva mindre energi för att producera samma mängd vätgas, vilket i sin tur minskar kostnaderna och den miljömässiga påverkan. Det kan också påskynda införandet av grön vätgasteknologi på marknaden.

Denna forskning visar att PEC-celler kan skalas upp för industriell användning. Genom att tillämpa resultaten på större system, kan företag producera väte mer effektivt och till en lägre kostnad. Detta underlättar övergången till hållbara energikällor. Sammanfattningsvis är denna forskning ett viktigt steg mot att göra grönt väte till en vanlig energikälla. Det gynnar inte bara energisektorn utan erbjuder även en ren och förnybar resurs för olika användningsområden.