Utilisation des photo-catalyseurs pour la production de l’hydrogène

Abstract

The fuel extracted from fossil reserves is very polluting for the environment despite its reasonable cost price; hereof, hydrogen produced by the electrolysis of water appears to be the cleanest fuel of the future. Despite the world's water reserves, the yield of hydrogen production by electrolysis remains unsatisfied; hence, its cost price still remains high. As part of contribution to enhance the hydrogen yield by this technique, an experimental study carried out at Ouargla university in order to observe the efficiency of three metal oxides namely: TiO2, MnO2 and Al2O3 as photo-catalysts used separately , then the coupling between them two by two during hydrogen production by water electrolysis process under solar rays, and again consists of examining the effect of some parameters: the variation of photo- catalyst concentration , electrolyte concentration (KOH) and the impact of climatic conditions on the activity of the best photo-catalyst during the production of hydrogen. The results reveal that : MnO2 behaves as photo-catalyst in alkaline medium with 13.59 % of enhancement rate ; contrarily, TiO2 and Al2O3 behave as photo-inhibitors with -4.29 % and -24.68 % of decrease rate respectively for the same concentration of 10g/l, Mixing the mass percentage of 75% of TiO2 and 25% of either MnO2 or Al2O3 enhances the production by 23.06 % and 21.62% respectively in the same climatic conditions. 30g / l presents the best concentration in electrolyte solution (KOH), with 26% of enhancement in the rate of hydrogen. The amount: 25g / l of MnO2 in the electrolyser bassin increasing the hydrogen generation efficiency by 30% compared with control unit (witness). Finally, hydrogen production is proportional to the solar radiation intensity, therefore the electrolysis of water in summer is more profitable than in winter.

الوقود المستخرج من الاحتياطيات الأحفورية ملوث للغاية للبيئة على الرغم من سعره المعقول ؛ من هنا ، يبدو أن الهيدروجين الناتج عن التحليل الكهربائي للماء هو أنظف وقود في المستقبل. على الرغم من احتياطيات المياه في العالم ، إلا أن إنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي لا يزال غير مرضٍ ؛ وبالتالي ، لا يزال سعر تكلفته مرتفعًا. كجزء من المساهمة في تعزيز إنتاج الهيدروجين بهذه التقنية ، تم إجراء دراسة تجريبية في جامعة ورقلة من أجل ملاحظة كفاءة ثلاثة أكاسيد فلزية وهي: TiO2 و MnO2 و Al2O3 كمحفزات ضوئية تستخدم بشكل منفصل ثم الاقتران فيما بينها. اثنان إلى اثنين أثناء إنتاج الهيدروجين عن طريق عملية التحليل الكهربائي للماء تحت أشعة الشمس ، ويتكون مرة أخرى من فحص تأثير بعض المعلمات: تباين تركيز المحفز الضوئي ، وتركيز الإلكتروليت (KOH) وتأثير الظروف المناخية على نشاط الأفضل محفز ضوئي أثناء إنتاج الهيدروجين. أظهرت النتائج أن: MnO2 يتصرف كمحفز ضوئي في وسط قلوي بنسبة 13.59٪ من معدل التعزيز. على العكس من ذلك ، يتصرف TiO2 و Al2O3 كمثبطات ضوئية بنسبة -4.29٪ و -24.68٪ من معدل النقص على التوالي لنفس التركيز البالغ 10 جم / لتر ، ويؤدي خلط النسبة المئوية الكتلية التي تبلغ 75٪ من TiO2 و 25٪ من MnO2 أو Al2O3 إلى تحسين بنسبة 23.06٪ و 21.62٪ على التوالي في نفس الظروف المناخية. 30 جم / لتر يمثل أفضل تركيز في محلول الإلكتروليت (KOH) ، مع زيادة بنسبة 26٪ في معدل الهيدروجين. الكمية: 25 جم / لتر من MnO2 في حوض المحلل الكهربائي مما يزيد من كفاءة توليد الهيدروجين بنسبة 30٪ مقارنة بوحدة التحكم (شاهد). أخيرًا ، يتناسب إنتاج الهيدروجين مع كثافة الإشعاع الشمسي ، وبالتالي فإن التحليل الكهربائي للماء في الصيف يكون أكثر ربحية منه في الشتاء