Задание на повышение энергоэффективности

Задание: Оптимизация и модернизация электролизера водорода.
Цель: Разработать предложения по модернизации водородного электролизера с целью увеличения количества вырабатываемого водорода на единицу затраченной энергии.

А) Модификация электродов
Исследуйте и предложите способы модификации материала электродов (анода и катода). Например, использование металлов из вторсырья или нанесение каталитических покрытий, создание микро- и наноструктур для увеличения активной площади поверхности стандартных пластин из нержавеющей стали. Укажите детальные параметры, например, оптимальная толщина слоя, количество слоев, размер и форма наноструктур, распределение и однородность, совместимость с подложкой, процесс нанесения и т.д.

Б) Состав электролита
Разработайте предложения по оптимизации состава электролита для улучшения его ионной проводимости, уменьшения электрохимического сопротивления и улучшения отделения пузырьков водородного газа от поверхности электродов.

Выполнение работы включает в себя выполнение следующих пунктов:

1) Определение текущих ограничений эффективности водородных электролизеров.

2) Описание физико-химических параметров материалов, таких как коррозионная стойкость, электропроводность, химическая стабильность, адгезия, долговечность и т.д.

3) Рассмотрение возможности применения электромагнетизма и высокочастотных технологий для улучшения отделения газовых пузырьков и повышения общей эффективности электролиза.

4) Оценка изменения в энергоемкости производства водорода относительно средних показателей (50-55 кВт·ч/кг). Составьте список исходных данных, гипотез или допущений, на основе которых можно провести расчеты или сравнительный анализ. Используйте теоретические расчеты и/или компьютерное моделирование для оценки ожидаемого снижения энергоемкости.

Необходимо:

• Детализация физико-химических параметров материалов и процессов
• Применение принципов электромагнетизма и ультразвуковых технологий со списком параметров
• Предоставление схем и формул
• Обоснованность, научная поддержка, список литературы
• Четкость и логичность изложения