каталізатор підвищення ефективності виробництва водневого палива

Інститут науки і техніки ім. Сколкове в Університеті Техасу в Остіні та Інституті технологій Массачусетса повідомляють про відкриття нового каталізатора, що значно підвищує ефективність електролітичного декомпозиції води в лужних розчинах. Вивільнення кисню та водню з води через електроліз є ключовим процесом для швидкого розвитку водневих відновлюваних та чистих енергетичних технологій. Результати публікуються в престижному журналі Nature Communications

Широке використання водного електролізу в сучасній енергії вимагає вирішення низки технологічних проблем, таких як висока споживана енергія, висока вартість електролізаторів і обмежене життя. Зокрема, широкомасштабні програми обмежені високою вартістю благородних металевих каталізаторів, таких як платина та іридій.
Херсон

«Реакція для виходу кисню з води залишається важливою проблемою не тільки для електролізаторів, але і для паливних клітин і металевих батарей. Якщо ми розробили каталізатор для декомпозиції води в водне та кисневе на основі дешевих та доступних матеріалів, ми маємо комерційно прийнятний метод виробництва водню з використанням відновлюваних джерел енергії. Наприклад, це дозволить нам розробити автомобіль, який працює на воді, з пробігом можна порівняти з пробігом автомобілів, які використовують газ як паливо, говорить перший автор Т. Меффорд. Для розробки таких каталізаторів необхідно на атомному рівні зрозуміти процеси та фактори, що впливають на їх продуктивність та характеристики. Команда дослідників на чолі з проф. Стівенсон К. синтезовано низку оксидів перовситоподібного кобальту та лантануму, властивості яких можна контролювати, замінивши частину лантануму з стронцією. Використовуючи найсучасніші методи передачі електронної мікроскопії, дослідники провели детальне дослідження структури матеріалів на поверхні та обсягу кристалів (проф. А. Абакумова, Skoltech). Отримані дані використовуються для математичного моделювання реакції електролізу води в лужних розчинах (Prof. A. Kolpak, MIT). В результаті команда сформульована двома найважливішими критеріями, що визначають функціональні властивості каталізатора: ступінь ковальності кобальт-оксигенового зв'язку (потужність енергії кобальт-оксигенів валентних електронів) і концентрацію кисневих вакансій (положення в кристалічній структурі матеріалу, який буде зайнятий кисневими атомами, але залишаються вакантними в активному каталізаторі). Виходячи з цих критеріїв, команда Стівенсона запропонувала змішувати киснево-дефітивний кобальт і оксид стронтію, SrCoO2.7, як основа для каталізатора, 20 разів більше активного в електролізі води, ніж кращий промисловий каталізатор IrO2 за значно меншою вартістю.


Центральний фактор підвищення каталітичної активності – участь кисневих атомів кристалічної поверхні в каталітичних процесах. Незважаючи на те, що подальший прогрес у збільшенні активності каталізаторів водного електролізу вимагає додаткової роботи, результати вже призвели до глибокого розуміння механізмів функціонування таких каталізаторів і дозволили нам сформувати стратегію їх проектування.

«Ми зараз маємо в наших руках прототип поліпшеного каталізатора для електролізу лужної води, що дає нам імпульс подолати труднощі на шляху до успішного введення електролізаторів, паливних клітин і батарей», – коментує проф. Стівенсон. Видання



P.S. І пам'ятайте, що просто змініть наше споживання – разом ми змінюємо світ!

Приєднуйтесь до нас на Facebook, VKontakte, Odnoklassniki

Джерело: www.energy-fresh.ru/news/?id=12930