De stabiliteit van zeewaterelektrolyse werd door wetenschappers vergroot door het corrosiemechanisme van het corrosieve anion Br-op Ni-gebaseerde anoden te verduidelijken. De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.
Waterstofproductie door de elektrolyse van zout water wordt gezien als een haalbare en betaalbare energieopslag- en conversiestrategie die helpt bij het bereiken van “de hoogste kooldioxide-uitstoot en koolstofneutraliteit.” Het gebruik van pekelelektrolyse voor de productie van waterstof is echter beperkt vanwege de slechte duurzaamheid van de anode.
De onderzoekers onderzochten het mechanisme van anodecorrosie bij zeewaterelektrolyse op basis van eerder werk aan de stabiliteit van zeewaterelektrolyse. Bij zeewaterelektrolyse is gebleken dat Br- naast Cl- schadelijker is voor op Ni gebaseerde anodes.
Evaluatieresultaten van elektrochemische experimenten toonden aan dat op Ni gebaseerde anodes in Br-bevattende elektrolyten een lagere corrosieweerstand en snellere corrosiekinetiek hebben dan die in Cl-bevattende elektrolyten.
Volgens in situ elektrochemische studies produceert Cl in Ni-substraten graag plaatselijke corrosie met smalle, diepe putten, terwijl Br- de neiging heeft om uitgebreide corrosie te veroorzaken met brede, ondiepe putten.
Volgens studies met behulp van dichtheidsfunctionaaltheorie en gepokte elastische bandensimulaties zijn de langzamere diffusie en lagere reactie-energie van Br- vergeleken met Cl- in de passivatielaag verantwoordelijk voor dit verschil in corrosiegedrag.
Bovendien kan elektrolyse bij op Ni gebaseerde elektroden met katalysatoren zoals Br-, NiFe-LDH ervoor zorgen dat de katalysatorlaag over een groot gebied exfolieert, wat resulteert in een snelle afname van de prestaties.
Hoewel Br- in minimale hoeveelheden (0,53 mM) aanwezig is in zout water, heeft het een aanzienlijke invloed op het corrosiegedrag van Ni-substraten en vereist daarom aanvullende evaluatie.
Het onderzoek in deze studie naar Br- en Cl-corrosiemechanismen op Ni-gebaseerde anodes kan helpen bij het ontwerp en de synthese van duurzame en betrouwbare zoutwaterelektrolyseanodes.
Bron: phys.org/news
📩 10/09/2023 23:57