Nanotechnology makes biomass electrolysis more energy efficient than water electrolysis

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作者
Yan‐Xin Chen,Alessandro Lavacchi,Manuela Bevilacqua,Jonathan Filippi,Massimo Innocenti,Andrea Marchionni,Werner Oberhauser,L. Wang,Francesco Vizza
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:5 (1) 被引量:278
标识
DOI:10.1038/ncomms5036
摘要

The energetic convenience of electrolytic water splitting is limited by thermodynamics. Consequently, significant levels of hydrogen production can only be obtained with an electrical energy consumption exceeding 45 kWh kg(-1)H2. Electrochemical reforming allows the overcoming of such thermodynamic limitations by replacing oxygen evolution with the oxidation of biomass-derived alcohols. Here we show that the use of an original anode material consisting of palladium nanoparticles deposited on to a three-dimensional architecture of titania nanotubes allows electrical energy savings up to 26.5 kWh kg(-1)H2 as compared with proton electrolyte membrane water electrolysis. A net energy analysis shows that for bio-ethanol with energy return of the invested energy larger than 5.1 (for example, cellulose), the electrochemical reforming energy balance is advantageous over proton electrolyte membrane water electrolysis.

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