Elektrolisis air basa-asam hibrida adalah teknologi elektrokimia baru. Itu membuat gas hidrogen dari air. Cara kerjanya berbeda dari teknologi elektrolisis air tradisional. Sistem elektrolisis tradisional hanya menggunakan satu jenis elektrolit. Mereka bekerja dengan kondisi basa atau kondisi asam di dalam keseluruhan sel elektrolisis. Elektrolisis air basa-asam hibrid menggunakan dua elektrolit terpisah. Satu ruang sel menampung larutan asam. Ruang sel lainnya menampung larutan basa. Sebuah membran khusus terletak di antara dua ruang. Membran ini menghentikan asam dan alkali untuk saling menetralkan.
Pengaturan khusus ini memungkinkan setiap setengah reaksi kimia terjadi pada kondisi pH terbaiknya. Reaksi evolusi hidrogen (HER) terjadi di ruang asam. Reaksi HER berjalan lebih cepat dalam lingkungan cairan asam. Reaksi evolusi oksigen (OER) terjadi di ruang basa. Reaksi OER berjalan lebih cepat pada lingkungan cairan basa. Setiap reaksi kimia terjadi pada kondisi kinetik yang menguntungkan.
Kedua ruang tersebut mempunyai nilai pH yang berbeda. Perbedaan ini membentuk gradien potensial kimia. Gradien ini mengubah potensial elektroda hidrogen yang dapat dibalik pada kedua elektroda. Perubahan ini menurunkan tegangan eksternal yang diperlukan untuk memecah molekul air. Sistem ini menggabungkan energi potensial kimia dan energi listrik. Kombinasi ini mengurangi penggunaan energi total dalam proses.
Komponen Utama Sistem
Membran Bipolar (BPM). BPM adalah bagian inti dari sistem. Ia memiliki lapisan penukar kation (CEL) dan lapisan penukar anion (AEL). Kedua lapisan tersebut saling terikat. Katalis disosiasi air tetap berada pada sambungan kedua lapisan. BPM menghasilkan proton dan ion hidroksida dalam polarisasi-bias terbalik. Proton berpindah ke ruang asam. Ion hidroksida berpindah ke ruang basa. BPM menjaga gradien pH stabil di dalam sel elektrolisis.
Elektroda. Anoda ditempatkan di ruang alkali. Anoda mendukung reaksi OER. Bahan berbasis nikel-adalah bahan dasar yang umum untuk anoda. Jaring anyaman nikel adalah platform yang andal untuk pekerjaan elektroda. Katoda ditempatkan di ruang asam. Katoda mendukung reaksi HER. Elektrokatalis bifungsional dapat menggerakkan reaksi HER dan OER. Elektroda kawat nano kobalt-nikel fosfida memiliki kinerja bifungsional ini.
Keunggulan Kinerja
Banyak uji penelitian yang membuktikan teknologi ini memiliki performa kerja yang lebih baik. Kecepatan produksi hidrogennya empat kali lebih tinggi dibandingkan elektrolisis alkali tradisional pada 2,2 V. Penggunaan energinya turun sekitar 30% pada kepadatan arus 200 mA/cm². Sistem mencapai kerapatan arus 200 mA/cm² dengan tegangan sel hanya 1,39 V. Kinerja ini lebih baik daripada kebanyakan elektroliser air tradisional. Elektrolisis air asimetris berbasis BPM-adalah alternatif yang baik untuk sistem membran penukar proton tradisional dan sistem membran penukar anion.
Teknologi ini mendukung{0}}desain dan produksi elektroliser skala besar. Hal ini memungkinkan penyesuaian yang fleksibel terhadap komposisi elektrolit. Sistem ini dapat bekerja dengan elektrokatalis canggih terkini. Sistem ini memiliki kemampuan kerja-jangka panjang yang stabil. Sebuah elektroliser yang bersirkulasi bekerja dengan stabil selama lebih dari 25 jam. Ia menjaga kerapatan arus 10 mA/cm² pada 1,550 V. Sistem ini juga dapat bekerja dengan tenaga surya pada tegangan 0,908 V.
