電解使電流通過(guò)水而分解成氣態(tài)氫和氧，這可能是存儲(chǔ)風(fēng)能或太陽(yáng)能產(chǎn)生的多余能量的便捷方法。當(dāng)太陽(yáng)下山或風(fēng)平時(shí)，氫氣可以儲(chǔ)存起來(lái)并用作燃料。

不幸的是，沒(méi)有像這樣的負(fù)擔(dān)得起的能源存儲(chǔ)，每年浪費(fèi)數(shù)十億瓦特的可再生能源。

對(duì)于氫氣是解決存儲(chǔ)問(wèn)題，水分解電解將不得不更加實(shí)惠和高效，奔威利，在杜克大學(xué)的化學(xué)教授說(shuō)。而且他和他的團(tuán)隊(duì)對(duì)如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)有一些想法。

Wiley和他的實(shí)驗(yàn)室最近測(cè)試了三種可用作多孔流通電極的新材料，以提高電解效率。他們的目標(biāo)是增加用于反應(yīng)的電極的表面積，同時(shí)避免捕獲所產(chǎn)生的氣泡。

威利說(shuō)：“產(chǎn)生氫氣的最大速率受到氣泡阻塞電極的限制，氣泡實(shí)際上阻止了水到達(dá)表面并分裂。”

在5月25日發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》上的一篇論文中，他們比較了多孔電極的三種不同配置，當(dāng)反應(yīng)發(fā)生時(shí)堿性水可以流過(guò)該多孔電極。

他們制造了三種流通電極，每種流通電極都是4毫米見(jiàn)方的海綿狀材料，厚度僅為1毫米。一種是由泡沫鎳制成，一種是由鎳微纖維制成的“氈”，第三種是由鎳-銅納米線制成的氈。

脈沖電流流過(guò)電極5分鐘，5分鐘后，他們發(fā)現(xiàn)由鎳-銅納米線制成的氈最初會(huì)更有效地產(chǎn)生氫氣，因?yàn)樗谋砻娣e大于其他兩種材料。但是在30秒內(nèi)，由于材料被氣泡堵塞，其效率下降了。

泡沫鎳電極最適合使氣泡逸出，但其表面積明顯小于其他兩個(gè)電極，因此生產(chǎn)率較低。

最好的發(fā)現(xiàn)是鎳微纖維氈，它比納米線氈產(chǎn)生更多的氫，盡管反應(yīng)的表面積減少了25%。

在100小時(shí)的測(cè)試過(guò)程中，超細(xì)纖維氈以每平方厘米25,000毫安的電流密度產(chǎn)生了氫氣。研究人員計(jì)算，以這種速度，它的生產(chǎn)率將比目前用于水電解的常規(guī)堿性電解槽高出50倍。

目前生產(chǎn)工業(yè)量氫氣的最便宜的方法不是通過(guò)分解水，而是通過(guò)用非常熱的蒸汽分解天然氣(甲烷)—一種能源密集型方法，每噸氫氣可產(chǎn)生9至12噸的二氧化碳它的產(chǎn)量不包括產(chǎn)生1000攝氏度蒸汽所需的能量。

威利說(shuō)，電解水機(jī)的商業(yè)生產(chǎn)商可能會(huì)根據(jù)他的團(tuán)隊(duì)所學(xué)到的知識(shí)來(lái)改進(jìn)其電極的結(jié)構(gòu)。如果他們能夠大大提高制氫率，那么分解水產(chǎn)生的氫氣的成本可能會(huì)下降，甚至足以使其成為可負(fù)擔(dān)的可再生能源存儲(chǔ)解決方案。

他還與杜克大學(xué)的Bass Connections計(jì)劃的一組學(xué)生合作，他們正在研究是否可以擴(kuò)大流通式電解的規(guī)模，以利用印度豐富的太陽(yáng)能發(fā)電。