В последнее время водород привлекает всеобщее внимание как потенциальный источник экологически чистой энергии. Для получения водорода без ущерба для окружающей среды ведутся активные исследования, разрабатываются технологии электролиза воды, позволяющие извлекать водород из воды без выделения парниковых газов.
Исследовательская группа из Корейского института науки и технологий (KIST) разработала базовую технологию для системы электролиза воды следующего поколения, которая значительно повысила долговечность и производительность, а также значительно снизила стоимость производства экологически чистой водородной энергии. Исследователи разработали сборку мембранных электродов (MEA) для электролизеров воды с анионообменной мембраной (AEMWE), которые, как ожидается, заменят дорогостоящую существующую технологию PEMWE.
AEMWE, в котором используется анионообменная мембрана и электродное связующее, не полагается на дорогие электроды из металлов платиновой группы и заменяет материал разделительной пластины ячейки электролиза воды железом вместо титана. При сравнении цены только на катализатор и материал сепаратора стоимость производства снижается примерно в 3000 раз по сравнению с существующими устройствами. Однако он не использовался в коммерческих целях из-за его низкой производительности по сравнению с PEMWE и проблем с долговечностью менее 100 часов непрерывной работы.
Группа разработала анионообменные материалы на основе поли(флуоренил-коарилпиперидиния) (PFAP) с высокой ионной проводимостью и долговечностью в щелочных условиях за счет увеличения удельной площади поверхности внутри структуры. И на основе этой технологии был разработан мембранно-электродный узел. Разработанный материал показал превосходную долговечность в течение более 1000 часов работы и достиг нового рекорда производительности ячейки 7,68 А/см2. Это примерно в шесть раз больше, чем у существующих анионообменных материалов, и примерно в 1,2 раза больше, чем у дорогой коммерческой технологии PEMWE (6 А/см2).
Новая сборка мембраны и электродов превосходит предыдущие AEM в шесть раз и превосходит их по сроку службы не менее чем в 10 раз. Более того, она даже на 20% превосходит текущую технологию PEM. Эта технология преодолела проблемы с производительностью и долговечностью основных материалов, которые на сегодняшний день были отмечены как ограничения в технологии AEMWE.
Профессор Янг Му Ли из Университета Ханьянг сказал, - «Разработанный материал имеет большой потенциал для применения в качестве основного материала не только для электролиза воды, но и для водородных топливных элементов, улавливания углерода и топливных элементов с прямым аммиаком, которые являются будущим водородной промышленности».
