Electrólisis alcalina d'aigua
La electrólisis alcalina d'aigua és un procés electrolític de l'aigua que es caracterisa per tindre dos electrodos que funcionen en una dissolució electrolítica alcalina líquida d'hidròxit de potassi (KOH) o hidròxit de sodi (NaOH). Estos electrodos estan separats per un diafragma, separant els gasos del producte i transportant els ions d'hidròxit (OH−) d'un electrodo a l'atre.[1][2] Els electrolizadores d'aigua a pur de níquel d'última generació en electrolitos alcalinos conduïxen a eficiència competitives o inclús millors que la electrólisis en membrana d'intercanvi de protones (PEM) de l'aigua en electrocatalizadores a pur de metals del grup del platí.[3]
La tecnologia té una llarga història en l'indústria química. La primera demanda a gran escala d'hidrogen va sorgir a fins de el XIX per a aeronaus més llaugeres que l'aire, i abans del advenimiento del reformat en vapor en la década de 1930, la tècnica era competitiva.
En el context de la descarbonización de l'indústria, la electrólisis de l'aigua alcalina pot considerar-se una tecnologia important que permet una conversió i un almagasenament d'energia eficients.[4]
Estructura i materials
[editar | editar còdic]Els electrodos solen estar separats per una fina làmina porosa (en una gruixa d'entre 0,050 i 0,5 mm), comunament conegut com a diafragma o separador. El diafragma no és conductor d'electrons, lo que evita curtcircuits elèctrics entre els electrodos i permet distàncies chicotetes entre els electrodos. La conductivitat iònica és suministrada per la dissolució alcalina acuosa, que penetra en els poros del diafragma. El diafragma d'última generació és Zirfon, un material compost de diòxit de zirconi i polisulfona.[5] El diafragma evita ademés la mescla de l'hidrogen i l'oxigen produïts en el càtodo i l'ànodo,[6][7] respectivament.
Per lo general, els metals a pur de níquel s'utilisen com a electrodos per a la electrólisis d'aigua alcalina.[8] Considerant els metals purs, el níquel és el metal no noble menys actiu.[9] L'alt preu dels bons electrocatalizadores de metals nobles com els metals del grup del platí i la seua dissolució durant l'evolució de l'oxigen[10] és un inconvenient. El níquel es considera més estable durant l'evolució de l'oxigen,[11] pero l'acer inoxidable ha mostrat una bona estabilitat i una millor activitat catalítica que el níquel a altes temperatures durant la reacció d'evolució de l'oxigen (OER).[12]
Es poden conseguir catalisadors de níquel d'àrea superficial alta per mig de la desaleación d'aleacions de níquel-cinc[12] o níquel-alumini en dissolució alcalina, comunament conegut com níquel Raney . En les proves de celes, els electrodos de millor rendiment consistien en aleacions de níquel polvorisades al buit en plasma en malles de níquel[13][14] i malles de níquel galvanizadas en calent.[15] Este últim enfocament podria ser interessant per a la fabricació industrial a gran escala, ya que és barat i fàcilment escalable.
Ventages sobre la electrólisis PEM de l'aigua
[editar | editar còdic]En comparació a la electrólisis d'aigua en electrolitos polimèrics (PEM), les ventages de la electrólisis alcalina de l'aigua són principalment:
- Catalisadors més econòmics sobre els catalisadors basats en el grup de metals del platí utilisats per a la electrólisis PEM de l'aigua.
- Major durabilitat, per un electrolito intercanviable i menor dissolució del catalisador anódico.
- Major purea del gas per la menor difusividad del gas en electrolito alcalino.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ (2013).Journal of Hydrogen Energy.38(12)
- 4901.doi:10.1016/j.ijhydene.2013.01.151.
- ↑ «Alkaline Water Electrolysis». Energy Carriers and Conversion Systems. Consultat el 2014-10-19.
- ↑ (2016).Journal of the Electrochemical Society.163(11)
- F3197.doi:10.1149/2.0271611jes.
- ↑ Journal of Power Sources.493
- 229708.ISSN 0378-7753.doi:10.1016/j.jpowsour.2021.229708.
- ↑ «AGFA Zirfon Perl Product Specification». Archivat des d'el original, el 2018-04-23. Consultat el 2019-01-29.
- ↑ (2016).Journal of the Electrochemical Society.163(14)
- F1480–F1488.doi:10.1149/2.1251613jes.
- ↑ (2017).International Journal of Hydrogen Energy.42(15)
- 9406–9418.doi:10.1016/j.ijhydene.2016.12.111.
- ↑ ChemNanoMat.6(3)
- 336–355.ISSN 2199-692X.doi:10.1002/cnma.202000010.
- ↑ (2014).Beilstein Journal of Nanotechnology.42
- 846–854.doi:10.3762/bjnano.5.96.
- ↑ (2018).Electrocatalysis.9(2)
- 153–161.doi:10.1007/s12678-017-0438-i.
- ↑ (2016).Catalysis Today.262
- 170–180.doi:10.1016/j.cattod.2015.08.014.
- ↑ 12,0 12,1 (2019).Materials.12(8)
- 1336.doi:10.3390/ma12081336.
- ↑ (1995).Journal of Thermal Spray Technology.4(2)
- 185.doi:10.1007/BF02646111.
- ↑ (1998).International Journal of Hydrogen Energy.23(9)
- 761–765.doi:10.1016/S0360-3199(97)00122-5.
- ↑ (2018).International Journal of Hydrogen Energy.43(27)
- 11932–11938.doi:10.1016/j.ijhydene.2018.04.219.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Electrólisis alcalina de agua» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.