Разработка экономичного электрокатализатора для производства водорода

Ключом к развитию водородной экономики, представленной водородными транспортными средствами, является производство водорода для выработки электроэнергии по доступной цене.

Методы производства водорода включают улавливание попутного водорода, риформинг ископаемых видов топлива и электролиз воды. Электролиз воды, в частности, является экологически чистым методом производства водорода, при котором использование катализатора является важнейшим фактором, определяющим эффективность и ценовую конкурентоспособность.

Усовершенствование процесса производства водорода

Однако устройства для водного электролиза требуют платинового (Pt) катализатора, который обладает непревзойденными эксплуатационными характеристиками, когда речь идет об ускорении реакции получения водорода и повышении долговечности, но при этом имеет высокую стоимость, что делает его менее конкурентоспособным по сравнению с другими методами по цене.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Существуют устройства для электролиза воды, которые различаются по составу электролита, растворяющегося в воде и пропускающего ток. Устройство, использующее, например, протонообменную мембрану (ПЭМ), демонстрирует высокую скорость реакции образования водорода даже при использовании катализатора, изготовленного из переходного металла, вместо дорогого катализатора на основе Pt. По этой причине было проведено большое количество исследований этой технологии в целях ее коммерциализации. В то время как исследования были сосредоточены на достижении высокой реакционной активности, исследования по повышению стойкости переходных металлов, которые легко корродируют в электрохимической среде, были относительно пренебрежимо проигнорированы.

Корейский институт науки и технологий (KIST) объявил о том, что группа под руководством доктора Сун Чжон Ю из Центра исследований водородно-топливных ячеек разработала катализатор, изготовленный из переходного металла с длительной стабильностью, который может повысить эффективность производства водорода без использования платины за счет преодоления проблемы долговечности платиновых катализаторов.

Группа исследователей ввела небольшое количество титана (Ti) в фосфид молибдена, недорогой переходный металл, посредством процесса пиролиза распылением. Поскольку это недорогой и относительно простой в обращении материал, молибден используется в качестве катализатора для устройств преобразования энергии и хранения, но его слабость заключается в том, что он легко корродирует, так как он уязвим к окислению.

В случае катализатора, разработанного группой исследователей KIST, было обнаружено, что в процессе синтеза электронная структура каждого материала полностью перестраивалась, что привело к такому же уровню активности реакции эволюции водорода (HER), что и платиновый катализатор. Изменения в электронной структуре коснулись вопроса о высокой коррозионной стойкости, тем самым повысив долговечность в 26 раз по сравнению с существующими катализаторами на основе переходных металлов. Ожидается, что это значительно ускорит коммерциализацию платиновых катализаторов.

Доктор Ю из KIST сказал: "Данное исследование является значительным в том смысле, что оно улучшило стабильность системы электролиза воды на основе катализаторов на основе переходных металлов, что было ее самым большим ограничением". Я надеюсь, что данное исследование, которое повысило эффективность реакции эволюции водорода на катализаторах из переходных металлов до уровня платиновых катализаторов и в то же время улучшило стабильность, будет способствовать более ранней коммерциализации экологически чистой технологии производства энергии на основе водорода". опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet