德国亥姆霍兹研究中心协会 局部酸碱度变化(δ酸碱度)随时间的分布
5米K2SO4
信用:HZB 利用太阳能生产的氢气可以为未来的气候中性能源系统做出贡献
但是从实验室规模到大规模实施还有很多障碍
HZB的一个研究小组现在已经提出了一种方法来可视化电解质中的对流，并预先用多物理模型可靠地模拟它
这些结果可以支持这项技术的设计和推广，并已发表在著名的《能源与环境科学》杂志上
氢可以用可再生能源以气候中性的方式生产，并对未来的能源系统做出重大贡献
其中一个选择是利用太阳光进行电解水分解，或者通过将太阳能电池与电解器耦合间接进行，或者直接在光电化学电池中进行
吸光半导体充当光电极
它们被浸泡在混合有强酸或强碱的电解质溶液中，其中含有高效电解所需的高浓度质子或氢氧根离子
然而，在大型工厂中，出于安全原因，使用接近中性的电解质溶液是有意义的
这种溶液的质子和氢氧根离子浓度低，导致传质受限和性能差
了解这些限制对于设计安全、可扩展的PEC水分离装置至关重要
由Dr
HZB太阳能燃料研究所的法特瓦·阿卜迪现在首次研究了电解过程中整个电解槽中的液体电解质的行为
Abdi团队的博士后Keisuke Obata在电解过程中测定了阳极和阴极之间的PEC电池的局部酸碱度
脉冲电化学电池充满了接近中性的酸碱度电解质
科学家们通过实验观察到靠近阳极的区域酸碱度降低，靠近阴极的区域酸碱度升高
有趣的是，随着电解的进行，他们观察到了电解质的顺时针运动
这种现象可以用浮力来解释，浮力是由于电化学反应过程中电解质密度的变化导致的对流
“令人惊讶的是，电解质密度的微小变化(~0
1%)造成这种浮力效应，”阿卜迪说
与此同时，阿卜迪和他的团队开发了一个多物理模型来计算电化学反应引起的对流
“我们已经彻底测试了这个模型，现在可以提供一个强大的工具来模拟电化学电池中的自然对流，提前使用各种电解质，”阿卜迪说
为了这个项目，阿卜迪在HZB建立了一个“太阳能燃料设备设施”，这是亥姆霍兹能源材料铸造厂(HEMF)的一部分，一个对其他科学家开放的大型基础设施
这项研究也是与柏林工会合作，在优利赛卓越集群的框架内进行的
“通过这项工作，我们正在光电化学反应堆工程方面努力扩大我们的材料科学专业知识，这是太阳能燃料设备扩大规模的重要下一步，”教授表示
医生
罗尔·范·德·克洛尔是HZB太阳能研究所的负责人
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