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O repórter soube no dia 3 de agosto na Universidade de Nankai que a equipe do professor Luo Jingshan da Escola de Informação Eletrônica e Engenharia Óptica da Universidade de Nankai e a equipe de pesquisa científica da Universidade do País Basco na Espanha fizeram progressos importantes na pesquisa de divisão eletrocatalítica da água para produzir hidrogênio.

Entende-se que a equipe conjunta utilizou a interação de transportadores metálicos para construir um catalisador de evolução de hidrogênio altamente ativo sob condições alcalinas, que pode operar de forma estável por mais de 1.000 horas a uma alta densidade de corrente de 5 amperes por centímetro quadrado, atendendo às necessidades comerciais. da tecnologia de produção de hidrogênio por eletrólise de água por eletrólise por membrana de troca aniônica Para atender às necessidades de aplicações químicas, resultados de pesquisas relevantes foram publicados na revista acadêmica internacional "Nature Communications".

Sendo uma energia de baixo carbono, eficiente e limpa, a energia do hidrogénio desempenha um papel importante na transformação energética global e na resposta às alterações climáticas. O hidrogénio verde, representado pela produção de hidrogénio a partir de energias renováveis ​​através da eletrólise da água, não produz gases com efeito de estufa durante o processo de produção e é amplamente considerado como um dos caminhos importantes para atingir o objetivo da neutralidade carbónica.

Diagrama esquemático da síntese de Ru NPs/TiN. (Foto cortesia do entrevistado)

Atualmente, duas tecnologias eletrolíticas de produção de hidrogênio em água, eletrólise alcalina da água (ALK) e eletrólise da água por membrana de troca de prótons (PEM), representam uma proporção relativamente alta. Entre eles, a tecnologia de produção de hidrogênio ALK tem baixo custo de produção e industrialização madura, mas a pureza do hidrogênio produzido não é alta e a eficiência energética é baixa. A tecnologia de produção de hidrogênio PEM tem alta eficiência energética e produz hidrogênio de alta pureza, mas o custo é alto. A tecnologia de produção de hidrogênio por membrana de troca aniônica (AEM) é considerada a tecnologia de produção de hidrogênio por eletrólise de água de terceira geração que combina as vantagens de ambas. Tem as vantagens de alta eficiência, baixo custo, início e parada rápidos, etc., mas o. o eletrolisador precisa ser operado sob alta densidade de corrente. A estabilidade insuficiente do sistema limita sua aplicação industrial.

Luo Jingshan apresentou que o desenvolvimento de catalisadores com longa vida útil e desempenho estável sob alta densidade de corrente é um dos principais problemas que precisam ser resolvidos urgentemente na tecnologia de produção de hidrogênio AEM.

"Montamos um eletrolisador AEM usando catalisadores de nanopartículas de rutênio suportados por nitreto de titânio, que podem operar de forma estável por mais de 1.000 horas em densidades de corrente de 1, 2 e 5 amperes por centímetro quadrado com quase nenhuma degradação de desempenho." autor, Zhao Jia, estudante de doutorado em 2021 na Escola de Informação Eletrônica e Engenharia Óptica da Universidade de Nankai.

"Com uma densidade de corrente de nível industrial de 5 amperes por centímetro quadrado, nossos resultados de pesquisa podem operar de forma eficiente e estável em eletrolisadores AEM, superando o problema de instabilidade do catalisador e atendendo às necessidades de aplicação comercial em larga escala da produção de hidrogênio AEM. Luo Jingshan disse: "No futuro, a equipe continuará a investir em pesquisa e desenvolvimento independentes de tecnologia de preparação de hidrogênio verde, promoverá a transformação e implementação de conquistas científicas e tecnológicas o mais rápido possível e contribuirá para a construção de um carbono zero, sistema de fornecimento de energia de hidrogênio verde de baixo custo, seguro e confiável." (Repórteres Zhang Jianxin, Bai Jiali)