Учёные совершили значимый прорыв в области водородной энергетики, обнаружив неожиданный способ повышения эффективности электролизных установок. Оказалось, что применение привычного антипригарного покрытия способно кардинально улучшить процесс получения водорода.
В основе проблемы, с которой сталкиваются разработчики электролизеров, лежит физическое явление: при расщеплении воды под действием электрического тока на поверхности катализатора образуются пузырьки водорода. Эти пузырьки, прилипая к рабочей зоне, блокируют активные центры реакции, существенно снижая производительность оборудования за счёт уменьшения эффективной площади катализатора.
Решение нашлось в использовании политетрафторэтилена (ПТФЭ), известного в быту как тефлон. Исследователи разработали метод нанесения этого материала на пористый транспортный слой (ПТС) — один из ключевых элементов электролизера. Технология предельно проста: покрытие наносится методом распыления с последующей термообработкой, без привлечения сложных нанотехнологий.
Особая ценность решения заключается в продуманной схеме нанесения покрытия. Учёные предложили покрывать только верхнюю половину ПТС, оставляя нижнюю часть открытой. Такой подход обеспечивает оптимальное сочетание двух критически важных процессов: нижняя часть беспрепятственно подаёт воду к катализатору, а верхняя эффективно выводит пузырьки водорода.
Экспериментальные испытания подтвердили впечатляющие результаты внедрения технологии. Электролитические ячейки с нанесённым покрытием продемонстрировали рост плотности тока на 40 % по сравнению с обычными установками. Параллельно наблюдалось существенное снижение скачков напряжения, традиционно возникающих из‑за скопления пузырьков. В совокупности эти факторы привели к заметному повышению общей эффективности процесса.
Важное преимущество разработки — её практическая реализуемость. Тефлон является широкодоступным материалом, а технология нанесения не требует модернизации существующих электролизеров. Исследователи успешно протестировали метод на образцах площадью до 225 см², доказав возможность масштабирования решения для промышленного применения.
По словам профессора Юнгки Рю из Школы энергетики и химической инженерии UNIST, результаты эксперимента опровергают традиционное представление о том, что для повышения эффективности необходимо увеличивать гидрофильность ПТС. Напротив, гидрофобное ПТФЭ‑покрытие демонстрирует превосходные показатели по удалению водорода и общей производительности системы.
Профессор Ли подчёркивает: простота технологии открывает широкие перспективы для её внедрения. Более того, метод может найти применение не только в электролизных установках, но и в других электрохимических системах, где происходит газовыделение — например, в топливных элементах и воздушно‑металлических батареях.
Результаты исследования, опубликованные в авторитетном журнале Advanced Science, знаменуют важный шаг в развитии водородной энергетики и открывают новые возможности для повышения эффективности производства экологически чистого топлива.