בנוף המתפתח במהירות של טכנולוגיית אנרגית מימן, אלקטרוליזרים -אפס הופיעו כמוקד הודות לעיצוב הקומפקטי והיעילות הגבוהה שלהם. לבד ניקל, חומר קריטי, ממלא תפקיד מרכזי באלקטרוליזרים אלה, במיוחד באופטימיזציה של זרימת דו-פאזית (גז ונוזל). מאמר זה מתעמק באופן שבו לבד ניקל מסייע בזרימה יעילה של דו-אלקטרוליזרי-פערים דו-פאזיים, ובכך משפר את ביצועי ייצור המימן.
ניקל לבד: חומר הליבה של אפס-Gap Electrolyzers
לבד ניקל הוא חומר נקבובי מסיבי ניקל, המאופיין בנקבוביות גבוהה וחוזק מכני מעולה. באלקטרוליזרי -אפס, הוא משמש כמרכיב הליבה של אלקטרודת דיפוזיית הגז הנקבובי (GDE), המתממשקת ישירות עם אלקטרוליטים וגזים. העיצוב המבני הייחודי שלו מאפשר העברה יעילה של גזים ונוזלים בתוך האלקטרודה תוך שמירה על יציבותה ועמידותה.
מאפיינים פיזיים של ניקל לבד
נקבוביות גבוהה: לבד ניקל מפגין בדרך כלל נקבוביות העולה על 70%, מה שמאפשר לגזים ולנוזלים לעבור בחופשיות, ומפחית את התנגדות הזרימה.
מבנה נקבוביות אחיד: הפיזור השווה של הנקבוביות לבד ניקל מונע סתימה מקומית, ומבטיח זרימה דו-פאזית יציבה.
חוזק מכני: לבד ניקל יכול לעמוד בלחצים מכניים במהלך פעולת האלקטרוליזה, ולמנוע עיוות או שבר.
תכונות אלו הופכות את הלבד ניקל לבחירה מתאימה עבור אלקטרוליזרים אפס-פער, במיוחד ביישומים הדורשים פיזור יעיל של גז והעברת נוזלים.
אתגרים של שני-זרימת שלב באפס-אלקטרוליזרי פער
התכנון של אלקטרוליזרים -אפס מרווח מבטל את הפער המסורתי בין- האלקטרודות, המחייב מגע ישיר והפרדה של גזים ונוזלים בתוך האלקטרודה. עיצוב זה מציג מספר אתגרים:
זרימה תחרותית של גזים ונוזלים: במהלך אלקטרוליזה, חמצן ומימן נוצרים על פני האלקטרודה בעוד שתמיסת אלקטרוליטים חייבת להיות מסופקת באופן רציף. זרימה לא מאוזנת עלולה להוביל ללכידת גז או לייבוש נוזלים, ולהפחית את יעילות האלקטרוליזה.
התנגדות להעברת מסה: בתנאי -אפס, גזים ונוזלים חייבים לעבור את האלקטרודה הנקבוביות, וכל התנגדות להעברת מסה מגבירה את צריכת האנרגיה ומפחיתה את ייצור המימן.
ניהול תרמי: תהליך האלקטרוליזה מייצר חום, שעלול להצטבר בתכנון-אפס, מה שעלול לגרום להתחממות יתר מקומית ולפגיעה בתוחלת החיים של החומר וביציבות המערכת.
ניקל פילד נותן מענה לאתגרים הללו ביעילות באמצעות המבנה הייחודי שלו, המאפשר זרימה דו--שלבית יעילה.
