a） SRBW电化学电池的示意图（不按比例）由含有中性电解质（0.1 M磷酸钠;那2高氢氧化硅/氢氧化钠2采购订单4）在芯片级SRBW器件的顶部，其包括压电（铌酸锂;LiNbO3） 基板，其上绘制了指间换能器 （IDT） 电极。圆形多晶金（Au）工作电极（WE）也图案化在腔室下方SRBW传播途径的基板上。电化学设置由安装在腔室盖上的银/银氯化参比电极 （RE） 和铂 （Pt） 线对电极 （CE） 完成。b，c） 在 LiNbO 上传播的 SRBW （20 dBm） 的激光多普勒测振扫描3基板和通过WE（虚线轮廓）;颜色条表示与 SRBW 相关的表面加速度的大小。来源：先进能源材料（2022 年）。DOI： 10.1002/aenm.202203164

墨尔本的工程师利用声波通过电解分解水，将绿色氢气的产量提高了14倍。

他们说，他们的发明提供了一种有前途的方法，可以为运输和其他部门利用大量廉价氢燃料，这可以从根本上减少碳排放并帮助应对气候变化。

通过在电解过程中使用高频振动来“分裂和征服”单个水分子，该团队设法分裂水分子，释放出比标准电解技术多14倍的氢。

电解涉及用两个电极在水中流动的电流，将水分子分解成氧气和氢气，这些气体表现为气泡。该过程产生绿色氢气，由于所需的高能量，仅占全球氢气生产的一小部分。

大多数氢气是通过分解天然气产生的，称为蓝色氢气，将温室气体排放到大气中。

领导这项工作的RMIT大学的副教授Amgad Rezk表示，该团队的创新解决了绿色制氢的巨大挑战。

“电解的主要挑战之一是所用电极材料的高成本，如铂或铱，”RMIT工程学院的Rezk说。

“声波使从水中提取氢气变得更加容易，它消除了使用腐蚀性电解质和昂贵的电极（如铂或铱）的需要。

“由于水不是腐蚀性电解质，我们可以使用更便宜的电极材料，如银。

Rezk说，使用低成本电极材料和避免使用高腐蚀性电解质的能力是降低生产绿色氢的成本的游戏规则改变者。

该研究发表在Advanced Energy Materials上。澳大利亚已经提交了临时专利申请以保护新技术。

第一作者Yemima Ehrnst说，声波还防止了电极上氢和氧气泡的积聚，这大大提高了其导电性和稳定性。

“用于电解的电极材料受到氢气和氧气积聚的影响，形成一个气体层，最大限度地减少电极的活性并显着降低其性能，”RMIT工程学院博士研究员Ehrnst说。

作为实验的一部分，该团队测量了通过电解产生的氢气量，有和没有来自电输出的声波。

“对于给定的输入电压，有声波的电解的电输出大约是没有声波的电解的14倍。这相当于产生的氢气量，“Ehrnst说。

团队工作的潜在应用

首席高级研究员之一Leslie Yeo教授表示，该团队的突破为将这种新的声学平台用于其他应用打开了大门，特别是在电极上的气泡积聚是一个挑战的情况下。

“我们抑制电极上气泡积聚并通过高频振动快速去除它们的能力代表了电极导电性和稳定性的重大进步，”RMIT工程学院的Yeo说。

“通过我们的方法，我们可以潜在地提高转换效率，从而节省27%的净正能量。

后续步骤

虽然创新很有希望，但团队需要克服挑战，将声波创新与现有电解槽相结合，以扩大工作规模。

“我们热衷于与行业合作伙伴合作，以推动和补充他们现有的电解槽技术，并集成到现有的流程和系统中，”Yeo说。