Электролиз воды с индуктивного напряжения импульсов

Мартинс Ванагс 1 , Янис Клеперис 1 и Гунарс Bajars 1

[1] Институт физики твердого тела Латвийского университета, Рига, Латвия

1. Введение

Основная идея водородной экономике является создание моста между энергоресурсов, производителями и потребителями энергии. Если водород производится из возобновляемых источников энергии (ветра, солнца, гидро-, биомассы и т.д.), и используется для производства энергии в процессе каталитического горения, то жизненная энергия цикл не загрязняет природу больше. С переходом на водородной экономике общество будет жить в соответствии с к модели устойчивого развития, определенного в 1987 ( Наше общее будущее, 1987 ).

Водород не доступен на Земле в свободной форме; Поэтому производственный процесс, представляющий большую часть конечной цены водорода ( водород Pathway, 2011 ). Это является основной причиной, пока исследования эффективных методов электролиза является очень актуальной. На нашей планете водород в основном расположены в таких соединений, как углеводороды, воду и т.д. и соответствующий энергии необходимо выпустить водород из них. В принципе количество потребляемой энергии всегда больше, чем то, что можно извлечь из водорода, а в реальных условиях эксплуатации, эффективность цикла не превышает 50% (водородной экономики, 2004 ). Текущая проблема мотивируется искать улучшения существующих и открытия новых технологий для получения водорода из воды - широко доступный и возобновляемый источник на Земле.

Электролиз воды известен более 130 лет уже, и различные технологии разрабатываются давая Потребляемая мощность около 3,6 кВт / м 3 - высокая температура электролиза, и 4,1 кВт / м 3 - комнатная температура щелочные электролизеры и протонной обменной мембраной электролизеры ( водородной экономики, 2004 ). Снижение издержек производства водорода для технологий с использованием закрытых термохимических циклов, но только в тех местах, где огромное количество отработанного тепла доступно (например, атомные электростанции (водородной экономики, 2004 ). Тем не менее то, что будет сегодня быть цена водорода, в будущем только водород, полученный из возобновляемых ресурсов с помощью электричества из возобновляемых источников энергии спасет мир, как было заявлено, в второй Всемирной водорода Конгресса в Турции ( Избранные статьи 2009 ). Для Латвии водород, полученный при электролизе с использованием электроэнергии из возобновляемых источников энергии (ветер , Солнце, вода) также будет лучшим решением, чтобы перейти к водородной экономике ( Dimants ET все 2011 ). Это потому, что все возобновляемые источники энергии, доступные в географическое положение Латвии дают не-стабильной и прервать питание, для которых решения хранения необходимы . Использование водорода в качестве энергоносителя будет производиться от электроэнергии, вырабатываемой возобновляемых источников энергии, сохраняются и после используется в батареи топливных элементов для выработки электроэнергии является лучшим решением ( Zoulias, 2002 ). Эффективные и стабильные электролизеры необходимы для таких целей. Меньшие единицы электролиза необходимы также для технических решений были водород производится и используется непосредственно по запросу, например, сварочные водорода устройства, на водородном топливе внутренние автомобили сгорания ( Kreuter и Hofmann, 1998 ).

Питания постоянного тока, как правило, используется для электролиза, тем не менее импульс подачи питания также предлагается (см., например, Gutmman и Murphy, 1983 ). Использование механически прерван источник питания постоянного тока (Brockris и Поттер, 1952; все Бокриса др., 1957 ) рядом интересных явлений было замечено: сразу после подачи напряжения на электрохимической системе, наблюдалось высокой, но недолго ток всплеск. Когда приложенное напряжение было отсоединить, значительный ток продолжает течь в течение короткого времени. В 1984 Ghoroghchian и Бокриса разработали униполярный генератор ездить электролизер на импульсного напряжения постоянного тока. Они пришли к выводу, что скорость производства водорода будет почти вдвое больше, чем ставка для постоянного тока.

Латвийская Водород Исследовательская группа разрабатывает индуктивный датчик импульсов силовых цепей для воды электролизера ( Ванагс и др. все 2009 , 2011a , 2011b ). Исследования показали, несколько существенных различий по сравнению с обычным DC электролиза воды.Новая модель создается и описаны, а также гипотеза установлено, что молекула воды можно разделить на водород и кислород на одном электроде ( Vanags др. концов, 2011a ). Там было обнаружено и объяснил принцип высокой эффективности электролиза. Новый тип схемы электроснабжения на основе генератора импульсов напряжения индуктивный предназначен для электролиза воды. Газов, выделяющихся при процессе электролиза из электродов впервые анализируются количественно и качественно с использованием микросенсоров (растворенных газов в растворе электролита соседнем электрода) и masspectrometer (в атмосфере превратилась газов). Гипотеза водорода и выделения кислорода на катоде в процессе импульсного электролиза является оригинальной, а также интерпретация процесса с механизмами релаксации электронов, испускаемых катодом и сольватированными в электролите ( Ванагс, 2011b ).