เทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ

ไฮโดรเจนเป็นแหล่งพลังงานที่สะอาด กระแสไฟฟ้าของน้ำโดยใช้อิเล็กโทรดที่ทำจากโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลที่ชุบด้วยไฟฟ้าถือเป็นวิธีที่เป็นไปได้ทางเทคนิคในการสร้างไฮโดรเจน โลหะผสมเฟอร์ริกนิกเกิลชุบด้วยไฟฟ้าถูกใช้เป็นอิเล็กโทรดในการอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ วิธีนี้คาดว่าจะใช้สำหรับการผลิตเชื้อเพลิงสะอาดจำนวนมาก โดยเฉพาะไฮโดรเจน เนื่องจากมีต้นทุนต่ำและมีประสิทธิภาพสูง เทคโนโลยีนี้ใช้วัสดุโลหะที่มีรูพรุนราคาไม่แพงที่ ไม่จำเป็นต้องเคลือบโลหะมีค่า ช่วยให้ฟองออกซิเจนที่เกิดจากน้ำอิเล็กโทรไลต์หลุดออกไปอย่างรวดเร็ว ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต

มีรายงานว่าอิเล็กโทรดโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลเป็นอิเล็กโทรดที่มีประสิทธิภาพการผลิตออกซิเจนสูงสุดในอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์ กระบวนการนี้ใช้นิกเกิลและเหล็กเป็นวัตถุดิบซึ่งมีราคาไม่แพงและง่ายต่อการผลิต ซึ่งตรงกันข้ามกับเทคโนโลยีอิเล็กโทรไลซิสในน้ำอื่นๆ ที่ต้องใช้โลหะหายากอันมีค่าเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาและวัสดุอิเล็กโทรด อิเล็กโทรดมีโครงสร้างรูพรุนจำนวนมากและพื้นที่ผิวจำเพาะสูง และกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยา OER นั้นเหนือกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีนิกเกิลหลายตัวที่รายงานไว้ก่อนหน้านี้ กิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาภายในของอิเล็กโทรดโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลที่มีรูพรุนจะได้รับผลกระทบจากปริมาณ Fe ของพวกมัน กิจกรรมนี้จะสูงสุดเมื่อเศษส่วนของ Fe โมลถึง 15%.Ni0.85Fe0.15-180-3 มีความเสถียรสูงภายใต้สภาวะอิเล็กโทรลิซิสของน้ำในอุตสาหกรรม และประสิทธิภาพหลังจากการทำงาน 250 ชั่วโมงแสดงให้เห็น ไม่มีการย่อยสลายอย่างมีนัยสำคัญ
ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิส กระแสไฟฟ้าจะสลายน้ำให้เป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน ประสิทธิภาพต่ำ ต้นทุนการผลิตออกซิเจนอิเล็กโทรดสูง และการใช้ไฟฟ้าจำนวนมาก เป็นหนึ่งในปัญหาทางเทคนิคหลักสำหรับการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าเพื่อให้ได้การผลิตทางอุตสาหกรรม

โลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลประกอบด้วยรูพรุนขนาดเล็กจำนวนมาก โดยแต่ละรูมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 200 ไมครอน ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณสองเท่าของเส้นผมมนุษย์ นอกจากนี้ยังมีรูขนาดเล็กจำนวนมาก แต่ละรูพรุนมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 50 นาโนเมตรในเหล็กนิกเกิลบางเฉียบ การเคลือบโลหะผสมอิเล็กโทรดมีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่เนื่องจากมีรูขนาดเล็กทั้งในการเคลือบและภายใน ซึ่งอำนวยความสะดวกในการปล่อยและการหลบหนีของออกซิเจนที่เกิดขึ้นระหว่างกระแสไฟฟ้า ฟองออกซิเจนที่ไม่เพียงพอหลบหนีมักเป็นสาเหตุของการใช้อิเล็กโทรดที่ลดลง
การเผาไหม้ของไฮโดรเจนทำให้เกิดเพียงน้ำเท่านั้น ทำให้เป็นแหล่งพลังงานที่สะอาดและมีประสิทธิภาพ หากสามารถผลิตได้ในปริมาณมากและมีต้นทุนต่ำ ก็จะสามารถช่วยตอบสนองความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้นของโลก ลดมลภาวะ และลดภาวะโลกร้อนได้
การใช้อิเล็กโทรดโลหะผสมนิกเกิลที่มีฤทธิ์สูงและมีเสถียรภาพแสดงให้เห็นประสิทธิภาพในการอิเล็กโทรลิซิสน้ำอัลคาไลน์ การเตรียมอิเล็กโทรดที่มีโครงสร้างเป็นรูพรุนแบบหลายขั้นตอนที่ประสบความสำเร็จซึ่งเกิดขึ้นภายใต้วิวัฒนาการของก๊าซที่รุนแรง ยังให้แนวคิดใหม่ๆ ในการปรับโครงสร้างของอิเล็กโทรดวิวัฒนาการของก๊าซอื่นๆ ให้เหมาะสมอีกด้วย