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Diseño y Escalado de Electrolizadores de Agua AEM de Cero Espacio para la Producción de Hidrógeno

Autores: Loh, Adeline; Li, Xiaohong; Sluijter, Soraya; Shirvanian, Paige; Lai, Qingxue; Liang, Yanyu

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Diseño y Escalado de Electrolizadores de Agua AEM de Cero Espacio para la Producción de Hidrógeno


Categoría

Energía

Subcategoría

Energías renovables

Palabras clave

Diseño
AEM
Electrólito
Catalizadores
Parámetros de operación
Rendimiento

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se describe el diseño de una celda electrolizadora de agua de membrana de intercambio aniónico (AEM) para producción de hidrógeno de 10 cm2 (3.4 cm por 3.4 cm) y de 100 cm2 (10 cm por 10 cm). Las celdas AEM se basan en una configuración de cero espacio donde la AEM está intercalada entre el ánodo y el cátodo para minimizar la caída de voltaje entre los electrodos. Se emplearon catalizadores de aleación metálica y óxido metálico a base de níquel no precioso. Se llevaron a cabo varios experimentos para comprender los efectos de los parámetros operativos, como las densidades de corriente, las concentraciones de electrolito y los regímenes de prueba en el rendimiento de las celdas electrolizadoras AEM de 10 cm2 y 100 cm2. Se observó que el aumento de la concentración de electrolito resultaba en reducciones de los sobrepotenciales que eran proporcionales a la corriente aplicada, mientras que el uso de catalizadores mejoraba el rendimiento de manera consistente en el rango de densidades de corriente probadas. Se demostraron pruebas galvanostáticas extendidas e intermitentes en ambas celdas de 10 cm2 y 100 cm2, logrando mayores eficiencias de voltaje con el uso de electrocatalizadores. Las pruebas de estabilidad en la celda electrolizadora AEM de 100 cm2 ensamblada con electrodos recubiertos de catalizador demostraron que los voltajes de la celda se mantenían estables en 2.03 V y 2.17 V durante 72 horas de operación en electrolito de 4 M KOH y 1 M KOH, respectivamente, a una densidad de corriente de 0.3 A cm-2 a 323 K. Se enfatiza la inclusión de pruebas de carga cíclica en los protocolos de prueba para una evaluación racional del rendimiento de la celda, ya que se observó que esto aceleraba la tasa de mecanismos de degradación, como la degradación de la membrana.

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