Η σταθερότητα της ηλεκτρόλυσης θαλασσινού νερού αυξήθηκε από τους επιστήμονες διευκρινίζοντας τον μηχανισμό διάβρωσης των διαβρωτικών ανιόντων Br-on Ni-based anodes. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications.
Η παραγωγή υδρογόνου μέσω της ηλεκτρόλυσης αλμυρού νερού θεωρείται ως μια βιώσιμη και οικονομικά προσιτή στρατηγική αποθήκευσης και μετατροπής ενέργειας που βοηθά στην επίτευξη «υψηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και ουδετερότητας άνθρακα». Ωστόσο, η χρήση ηλεκτρόλυσης άλμης για την παραγωγή υδρογόνου έχει περιοριστεί λόγω της κακής αντοχής της ανόδου.
Οι ερευνητές εξέτασαν τον μηχανισμό της διάβρωσης της ανόδου στην ηλεκτρόλυση του θαλασσινού νερού με βάση προηγούμενες εργασίες σχετικά με τη σταθερότητα της ηλεκτρόλυσης θαλασσινού νερού. Στην ηλεκτρόλυση θαλασσινού νερού, το Br- εκτός από το Cl- έχει βρεθεί ότι είναι πιο επιζήμιο για τις ανόδους με βάση το Ni.
Τα αποτελέσματα αξιολόγησης ηλεκτροχημικών πειραμάτων έδειξαν ότι οι άνοδοι με βάση Ni σε ηλεκτρολύτες που περιέχουν Br έχουν χαμηλότερη αντίσταση στη διάβρωση και ταχύτερη κινητική διάβρωσης από εκείνες σε ηλεκτρολύτες που περιέχουν Cl.
Σύμφωνα με επιτόπιες ηλεκτροχημικές μελέτες, σε υποστρώματα Ni, το Cl- αρέσει να παράγει τοπική διάβρωση με στενές, βαθιές κοιλότητες, ενώ το Br- τείνει να παράγει εκτεταμένη διάβρωση με φαρδιές, ρηχές κοιλότητες.
Σύμφωνα με μελέτες που χρησιμοποιούν τη λειτουργική θεωρία της πυκνότητας και τις προσομοιώσεις ελαστικής ζώνης, η πιο αργή διάχυση και η χαμηλότερη ενέργεια αντίδρασης του Br- σε σύγκριση με το Cl- στο στρώμα παθητικοποίησης ευθύνονται για αυτή τη διαφορά στη συμπεριφορά διάβρωσης.
Επιπλέον, σε ηλεκτρόδια με βάση το Ni με καταλύτες όπως Br-, NiFe-LDH, η ηλεκτρόλυση μπορεί να προκαλέσει την απολέπιση του στρώματος του καταλύτη σε μια μεγάλη περιοχή, με αποτέλεσμα τη γρήγορη μείωση της απόδοσης.
Αν και το Br- υπάρχει σε ελάχιστες ποσότητες (0,53 mM) στο αλμυρό νερό, έχει σημαντικό αντίκτυπο στη συμπεριφορά διάβρωσης των υποστρωμάτων Ni και κατά συνέπεια απαιτεί πρόσθετη αξιολόγηση.
Η διερεύνηση αυτής της μελέτης των μηχανισμών διάβρωσης Br- και Cl- σε ανόδους με βάση το Ni μπορεί να βοηθήσει στο σχεδιασμό και τη σύνθεση μακράς διαρκείας και αξιόπιστης ανόδου ηλεκτρόλυσης αλμυρού νερού.
Πηγή: phys.org/news
📩 10/09/2023 23:57