瑞典研究人员开发了一种分离氧气和氢气的高效制氢新方法，消除了爆炸风险和对稀土金属的需求，效率达到99%。这一创新有望更容易地与可再生能源相结合，并具有巨大的商业应用潜力。

　　瑞典科学家开发了一种创新的方法，可以提高生产氢能源的效率。这个过程将水分离成氧和氢，消除了这两种气体结合的危险可能性。

　　这种新方法由斯德哥尔摩KTH皇家理工学院开发，与生产氢气的标准电解过程分离，该过程通过施加电流将水分子分解。与现有的系统不同的是，它产生的氧气和氢气是分开的，而不是在同一个细胞中同时产生的，在同一个细胞中，它们需要被膜屏障隔开

　　研究人员埃斯特班·托莱多说，这种分离消除了气体混合和爆炸风险的可能性，他是KTH的博士生，他与KTH的应用物理学教授乔伊迪普·杜塔共同撰写了今天发表在《科学进展》上的论文。它还消除了对稀土金属的需求。

　　两位研究人员为该系统申请了专利，并通过KTH Innovation成立了一家名为Caplyzer AB的公司，以扩大该技术的规模。

　　合著者埃斯特班·托莱多是瑞典皇家理工学院的博士生，他在瑞典斯德哥尔摩研究解耦水分解原型。来源:David Callahan

　　商业可行性和效率

　　Dutta说氢气的法拉第效率显示为99%。研究人员还报告说，实验室测试显示，由于长期测试，电极没有明显的退化，这对商业应用很重要。

　　从水中产生氢气总是产生氧气。一个典型的碱性电解槽有一个正负极配对在碱性水的腔室，由离子渗透屏障分开。当施加电流时，水在阴极发生反应，形成氢和带负电荷的氢氧离子，氢氧离子通过屏障扩散到阳极，产生氧气。

　　但是这个屏障会产生阻力，如果电荷波动，氧气和氢气混合爆炸的风险就会增加。

　　托莱多说，重新定义水电解为更可靠的绿色能源生产形式奠定了基础，其中包括太阳能或风能等间歇性能源。

　　他说:“由于我们没有混合气体的风险，我们可以在更大的输入功率范围内工作。”“与通常提供可变功率的可再生能源相结合要容易得多。”

　　今天在《科学进展》上发表了一种简单而安全的生产氢气的新方法。来源:David Callahan

　　通过用碳制成的超级电容电极代替其中一个电极，可以避免同时产生气体。这些电极交替地储存和释放离子，有效地分离氢和氧的产生。

　　当电极带负电荷并产生氢时，超级电容器储存能量丰富的氢氧化物(OH)离子。当电流方向改变时，超级电容器释放被吸收的氢氧根，在现在正的电极上产生氧气。

　　Dutta说:“一个电极可以同时生成氧和氢。”“这很像一个产生氢气的可充电电池——交替充电和放电。这一切都是为了完成这条赛道。”

　　参考文献:Esteban A. Toledo-Carrillo, Mario García-Rodríguez, Lorena M. Sánchez-Moren和Joydeep Dutta的“解耦超级电容电解槽用于无膜水分解”，2024年3月6日，Science Advances。DOI: 10.1126 / sciadv.adi3180

　　这项研究的部分资金由Vinnova和?forsk提供。