【最新科研】电化学氢泵-膜材料

张明 2024-12-04

从气体混合物中生产纯的压缩氢气，已经成为氢气分配的关键但昂贵的方面之一。电化学氢泵Electrochemical hydrogen pumps提供了一种很有前景的节能解决方案，但在氢气含量低于20%气体混合物中，却举步维艰。

今日，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory）Manjeet Chhetri，Yu Seung Kim等，在Nature Energy上发文，报道了具有磷酸盐配位季铵离子对聚合物膜的电化学氢泵，可以克服这一挑战。

利用质子化的膦酸离聚物和选择性正极增湿，增强了电化学氢泵装置的质量传输，促进了从低浓度氢气混合物中生产氢气。级联离子对tandem ion-pair电化学氢泵系统，以接近100%法拉第效率和氢气回收率，从10%氢气-甲烷混合物中，提炼了高纯度氢气（>99.999%）。

这项技术经济分析表明，相比于传统的变压吸附和机械压缩技术，利用现有天然气管道，电化学氢气泵可降低高达95%氢气输送成本和高达65%能耗。

Electrochemical pumps based on ion-pair membranes for separation of hydrogen from low-concentration mixtures.

基于离子对膜的电化学泵，实现了从低浓度混合物中分离氢气

图1: 电化学氢泵Electrochemical hydrogen pumps，EHP性能分解。

图2: 电化学氢泵EHP设计策略。

图3: 纯氢供给离子对电化学氢泵EHP的性能。

图4: 不含贵金属platinum group metal，PGM析氢催化剂、低负载量氢氧化催化剂和稀释氢供应的影响。

图5: 级联电化学氢泵EHP工艺和成本比较。

文献链接

Chhetri, M., Leonard, D.P., Maurya, S. et al. Electrochemical pumps based on ion-pair membranes for separation of hydrogen from low-concentration mixtures. Nat Energy (2024).

https://doi.org/10.1038/s41560-024-01669-6

https://www.nature.com/articles/s41560-024-01669-6

内容来源：今日新材料

责任编辑：展源

审　　核：何发

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