A eletrólise de água alcalina tem sido apontada como um caminho para estabelecer uma economia de hidrogênio, convertendo energias renováveis ​​intermitentes em energia química limpa à base de hidrogênio.

Contudo, a tecnologia atual alcançou apenas baixas densidades de corrente e eficiências de tensão.

Para tornar a eletrólise mais engenhosa, uma equipe do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) em parceria com a Universidade da Califórnia, A Santa Cruz e duas outras instituições desenvolverão um eletrodo impresso em 3D que amenize os problemas que ocorrem com as bolhas de gás que são geradas no processo.

Uma chave para fazer com que a eletrólise atinja uma densidade de corrente mais alta se resume às bolhas de gás criadas no processo. As bolhas costumam se misturar, emperrar e ficar preso, tornando difícil para eles escaparem.

"Este novo eletrodo elimina as bolhas de gás mais rapidamente. Você não quer que as bolhas fiquem presas no material; você deseja retirá-las o mais rápido possível e usá-las como fonte de combustível, "disse o cientista de materiais do LLNL, Cheng Zhu, o principal autor do LLNL de um artigo publicado em Materiais de energia avançados .

A arquitetura impressa em 3D exclusiva do novo eletrodo suprimiu a coalescência da bolha de gás, jamming e trapping, e resultou em rápida liberação de bolhas. A equipe descobriu que a densidade de corrente era 50 vezes melhor do que o padrão do laboratório.

A equipe também usou simulações para descobrir como o gás se forma, como ele escapa e a taxa em que escapa. Porque você não pode ver esse processo dentro de um eletrodo, as simulações foram críticas no projeto.

"A modelagem nos ajudou a descobrir a ciência fundamental dos fenômenos que vimos acontecer, "disse Rongpei Shi, o cientista de materiais LLNL que conduziu as simulações. "Os eletrodos não são transparentes, então você não pode olhar lá e ver o que está acontecendo. A plataforma controlada e a modelagem são bastante inéditas para descobrir a física que está acontecendo dentro do eletrodo."

O trabalho demonstra uma nova abordagem para o projeto de eletrodos 3-D para permitir o rápido transporte e liberação de bolhas para aumentar a atividade catalítica total do eletrodo em densidades de corrente comercialmente relevantes.

"Tem havido muito trabalho feito na extremidade do material da eletrólise, procurando materiais de catalisador de eletrodo. O que esta equipe mostrou é que a arquitetura real dos componentes importa tanto, especialmente em altas taxas de produção, "disse Brandon Wood, Líder do programa associado do LLNL para Materiais de Hidrogênio e Energia Computacional na Divisão de Ciência de Materiais e co-autor do artigo.