Ученые разработали катализатор с 7, 9-кратным увеличением активности для производства водорода
По данным Министерства земли, инфраструктуры и транспорта Кореи, к 2022 году в стране будет зарегистрировано около 30 000 автомобилей с водородным двигателем, что в три раза больше, чем в 2018 году. Однако в стране насчитывается всего 135 водородных заправочных станций.
Яндекс фото
Для того чтобы водород стал более доступным для автомобилей и был признан надежной энергетической альтернативой, необходимо снизить затраты на его производство, обеспечив его экономическую целесообразность. Центральное место в решении этой задачи занимает оптимизация эффективности процесса электролиза-водородной эволюции, в ходе которого водород получают из воды.
Прорыв в производстве водорода
Недавно группа исследователей в составе профессора Ин Су Ли, профессора-исследователя Сумена Дутты и Бьонг Су Гу с химического факультета Пхоханского университета науки и технологии (POSTECH) добилась значительного повышения эффективности производства водорода - экологически чистого источника энергии - благодаря разработке платинового нанокатализатора.
Яндекс фото
Этот результат был достигнут путем поэтапного осаждения двух различных металлов. Результаты исследования были опубликованы в журнале Angewandte Chemie, специализирующемся в области химии.
Проблемы и инновации в разработке катализаторов
Селективное нанесение различных материалов на определенные участки поверхности катализатора, размер которых находится в нанометровом диапазоне, сопряжено со значительными трудностями. Непреднамеренные осаждения могут блокировать активные участки катализатора или мешать друг другу. Подобная проблема не позволила одновременно нанести на один материал никель и палладий. Никель отвечает за активацию процесса расщепления воды, а палладий - за превращение ионов водорода в молекулы водорода.
Яндекс фото
Исследовательская группа разработала новый нанореактор, позволяющий тонко контролировать расположение металлов, осаждаемых на двумерный плоский нанокристалл. Кроме того, они разработали наномасштабный процесс тонкого осаждения, позволяющий покрывать различные грани двумерного платинового нанокристалла различными материалами. Этот новый подход позволил создать трехметаллический гибридный катализатор "платина-никель-палладий", полученный путем последовательного нанесения на плоскую поверхность и грани двумерного нанокристалла платины нанотонких пленок палладия и никеля соответственно.
Повышенная эффективность гибридного катализатора
Гибридный катализатор имеет четкие границы раздела никель/платина и палладий/платина, которые способствуют процессам расщепления воды и образования молекул водорода соответственно. Таким образом, совместное протекание этих двух различных процессов значительно повышает эффективность электролиза и выделения водорода.
Результаты исследования показали, что трехметалльный гибридный нанокатализатор демонстрирует 7, 9-кратное увеличение каталитической активности по сравнению с традиционным платино-углеродным катализатором. Кроме того, новый катализатор продемонстрировал значительную стабильность, сохраняя высокую каталитическую активность даже после длительной 50-часовой реакции. Это позволило решить проблему функциональных помех или столкновений между гетероинтерфейсами.
Заключительное слово исследовательской группы
Профессор Ин Су Ли, возглавлявший исследование, выразил свой оптимизм, заявив: "Мы успешно разработали гармоничные гетероинтерфейсы, сформированные на гибридном материале, преодолев все трудности процесса". Далее он добавил: "Я надеюсь, что результаты исследования найдут широкое применение при разработке каталитических материалов, оптимизированных для водородных реакций".
Первоисточник
80.6к
