بطارية الهيدروlysis القابلة لإعادة الشحن Zn‐H2O لتخزين وإنتاج الهيدروجين

الملخص: يوفر تحليل الهيدروlysis للمعادن التفاعلية مزايا كبيرة لتخزين وإنتاج الهيدروجين. ومع ذلك، فإن تجديد المعادن التفاعلية الشائعة (مثل Mg و Al وغيرها) يتطلب طاقة كبيرة ويؤدي إلى إنتاج نواتج غير مرغوب فيها مثل CO2 و Cl2. هنا، نستخدم Zn كوسيط تفاعلي يمكن تجديده بسهولة عن طريق التحليل الكهربائي لـ ZnO في محلول قاعدي بكفاءة فارادائية تزيد عن 99.9%. يتم إنتاج H2 في نفس المحلول الكهربائي من خلال إنشاء بطارية هيدروlysis Zn‐H2O تتكون من أنود Zn وكاثود Raney‐Ni لفتح تفاعل Zn‐H2O. تتضمن التفاعل الكامل لتقسيم الماء على مرحلتين بكفاءة طاقة صافية تبلغ 70.4% عند 80 °C و50 mA cm−2. بالإضافة إلى ذلك، يمكن شحن نظام Zn‐H2O باستخدام الطاقة المتجددة لإنتاج H2 حسب الطلب ويعمل لـ 600 دورة مع فقدان 3.76% فقط من كفاءة الطاقة. تكشف حسابات DFT أن إزالة H* على Raney‐Ni (−0.30 eV) أقرب إلى الصفر مقارنة بتلك الموجودة على Zn (−0.87 eV)، مما يدل على إزالة أسرع لـ H* عند انخفاض الجهد الزائد. علاوة على ذلك، تم إثبات أن جهاز التحليل الكهربائي بقدرة 24 Ah ينتج H2 بكفاءة طاقة صافية تبلغ 65.5%، مما يدل على وعد بإمكانية تطبيقه الفعلي.