探究新型鉑鎳磁翻板液位計的特點了解其功能性

 
    眾所周知，磁翻板液位計可以加速化學反應，但是廣泛使用的金屬鉑不僅稀有，而且價格昂貴。

    埃因霍溫科技大學（TU / e）的科學家與來自中國，日本和新加坡的研究人員合作，開發出了一種具有20倍高活性的替代磁翻板液位計，該磁翻板液位計具有中空的鎳鉑合金納米籠。

    TU / e科學家Emiel Hensen更喜歡利用這種新型磁翻板液位計在將來制造出一種冰箱大小的電解器，該電解器約為10 MW。研究結果將于2019 年11月15 日發表在《科學》雜志上。

    中央政府的目標是到2050年從可持續能源中獲取荷蘭幾乎所有的能源需求。可持續能源包括風或太陽。但是，這些能源無法連續使用，因此，至關重要的是保存所產生的能量。

    考慮到它們的低能量密度，電池不適合存儲大量能量。化學鍵提供了更好的解決方案，其中氫氣是zui明顯的氣體選擇。在水的幫助下，電解槽將過量的電能轉化為氫氣，然后可以存儲這種氣體。

    在隨后的階段，燃料電池進行相反的操作，即它將存儲的氫變回電能。但是，兩種技術都需要磁翻板液位計來加快這一過程。

    由于其高活性，有助于這些能量轉化的磁翻板液位計主要由鉑組成。然而，這種金屬相對稀少且非常昂貴。如果燃料電池和電解器必須以商業規模使用，則這會帶來問題。

    有效的磁翻板液位計是表現出高活性的磁翻板液位計。每秒將更多的水分子轉變為氫。

     Hensen繼續說道：“ 在TU / e，我們研究了鎳對關鍵反應步驟的影響，為此，我們基于電子顯微鏡的圖像開發了計算機模型。通過量子化學計算，我們能夠預測新合金的活性，并且我們可以理解為什么這種新磁翻板液位計如此有效。”

    在燃料電池中成功測試
    除了金屬的其他選擇外，科學家還對形態進行了相當大的改變。在磁翻板液位計內，原子必須與水和/或氧分子鍵合才能改變它們。因此，額外的結合位點將導致更高的活性。

    使用量子化學計算，Hensen還證明了納米籠的特定表面結構可進一步提高活性。

    根據Hensen模型的計算，發現兩種溶液的活性合計為20倍，比現有的鉑磁翻板液位計更有效。科學家在燃料電池的實驗測試中也發現了相同的結果。

    “ 對許多基礎工作的重要批評是，它在實驗室中完成了它的工作，但是當有人將其放在真實設備中時，它通常是行不通的。我們已經表明，這種新型磁翻板液位計可以在實際應用中發揮作用，” Hensen補充說。

    磁翻板液位計的穩定性應使其在將來可在房屋或氫氣汽車中連續發揮作用。因此，研究人員在燃料電池中測試了50,000個“圈”的磁翻板液位計，并觀察到活性略有降低。

    每個地區都有電解槽
    這種新穎的磁翻板液位計以燃料電池的形式以及電解槽中的逆反應提供了許多可能性。例如，燃料電池用于氫動力汽車，而某些醫院已經使用了帶有氫動力燃料電池的應急發電機。

    例如，電解器可以在海上的風電場上使用，或者甚至可以與每個單個風力渦輪機相鄰使用。與運輸電力相比，運輸氫氣相對便宜。

    Hensen繼續說：“ 將來，地下天然氣管道將輸送氫氣，而家用中央供暖鍋爐將由燃料電池代替，燃料電池將存儲的氫氣轉化為電能。這樣我們才能充分利用陽光。”

    但是，要做到這一點，電解槽仍必須經過大量的開發。Hensen與Brabant地區的工業合作伙伴以及其他TU / e科學家一起，目前參與了Eindhoven TU能源研究所的啟動。該研究所的目標是將現有的市售電解槽提高到約10 MW的冰箱大小的電解槽。
    眾所周知，磁翻板液位計可以加速化學反應，但是廣泛使用的金屬鉑不僅稀有，而且價格昂貴。

    埃因霍溫科技大學（TU / e）的科學家與來自中國，日本和新加坡的研究人員合作，開發出了一種具有20倍高活性的替代磁翻板液位計，該磁翻板液位計具有中空的鎳鉑合金納米籠。

    TU / e科學家Emiel Hensen更喜歡利用這種新型磁翻板液位計在將來制造出一種冰箱大小的電解器，該電解器約為10 MW。研究結果將于2019 年11月15 日發表在《科學》雜志上。

    中央政府的目標是到2050年從可持續能源中獲取荷蘭幾乎所有的能源需求。可持續能源包括風或太陽。但是，這些能源無法連續使用，因此，至關重要的是保存所產生的能量。

    考慮到它們的低能量密度，電池不適合存儲大量能量。化學鍵提供了更好的解決方案，其中氫氣是zui明顯的氣體選擇。在水的幫助下，電解槽將過量的電能轉化為氫氣，然后可以存儲這種氣體。

    在隨后的階段，燃料電池進行相反的操作，即它將存儲的氫變回電能。但是，兩種技術都需要磁翻板液位計來加快這一過程。

    由于其高活性，有助于這些能量轉化的磁翻板液位計主要由鉑組成。然而，這種金屬相對稀少且非常昂貴。如果燃料電池和電解器必須以商業規模使用，則這會帶來問題。

    有效的磁翻板液位計是表現出高活性的磁翻板液位計。每秒將更多的水分子轉變為氫。

     Hensen繼續說道：“ 在TU / e，我們研究了鎳對關鍵反應步驟的影響，為此，我們基于電子顯微鏡的圖像開發了計算機模型。通過量子化學計算，我們能夠預測新合金的活性，并且我們可以理解為什么這種新磁翻板液位計如此有效。”

    在燃料電池中成功測試
    除了金屬的其他選擇外，科學家還對形態進行了相當大的改變。在磁翻板液位計內，原子必須與水和/或氧分子鍵合才能改變它們。因此，額外的結合位點將導致更高的活性。

    使用量子化學計算，Hensen還證明了納米籠的特定表面結構可進一步提高活性。

    根據Hensen模型的計算，發現兩種溶液的活性合計為20倍，比現有的鉑磁翻板液位計更有效。科學家在燃料電池的實驗測試中也發現了相同的結果。

    “ 對許多基礎工作的重要批評是，它在實驗室中完成了它的工作，但是當有人將其放在真實設備中時，它通常是行不通的。我們已經表明，這種新型磁翻板液位計可以在實際應用中發揮作用，” Hensen補充說。

    磁翻板液位計的穩定性應使其在將來可在房屋或氫氣汽車中連續發揮作用。因此，研究人員在燃料電池中測試了50,000個“圈”的磁翻板液位計，并觀察到活性略有降低。

    每個地區都有電解槽
    這種新穎的磁翻板液位計以燃料電池的形式以及電解槽中的逆反應提供了許多可能性。例如，燃料電池用于氫動力汽車，而某些醫院已經使用了帶有氫動力燃料電池的應急發電機。

    例如，電解器可以在海上的風電場上使用，或者甚至可以與每個單個風力渦輪機相鄰使用。與運輸電力相比，運輸氫氣相對便宜。

    Hensen繼續說：“ 將來，地下天然氣管道將輸送氫氣，而家用中央供暖鍋爐將由燃料電池代替，燃料電池將存儲的氫氣轉化為電能。這樣我們才能充分利用陽光。”

    但是，要做到這一點，電解槽仍必須經過大量的開發。Hensen與Brabant地區的工業合作伙伴以及其他TU / e科學家一起，目前參與了Eindhoven TU能源研究所的啟動。該研究所的目標是將現有的市售電解槽提高到約10 MW的冰箱大小的電解槽。