Корейские ученые разработали экологичный способ производства водорода за счет расщепления воды. Они разработали недорогой катализатор, который сделает процесс быстрым, эффективным и недорогим. Технология позволит добиться нулевого показателя выброса углекислого газа, предусмотренного концепцией ЕС по достижению климатической нейтральности к 2050 году. Исследование опубликовано в журнале Applied Catalysis B: Environmental.
Переход на водородную энергетику — один из способов создания мира с нулевыми выбросами углерода. В настоящее время простейший способ получения водородного топлива — электрохимическое расщепление воды: пропускание электричества через воду в присутствии катализаторов (веществ, ускоряющих реакцию) для получения водорода и кислорода. Однако этот процесс довольно дорогостоящий, протекает очень медленно, требует специальных условий и катализаторов из благородных металлов. Получается, что сейчас довольно сложно получить достаточное количество водорода, не потратив на это много энергии. Теперь команда исследователей из Национального университета Пусана (Корея) разработала новый электрокатализатор, который может решить некоторые из перечисленных проблем.
«Сегодня 90% водорода производится благодаря паровой конверсии, которая выбрасывает парниковые газы в атмосферу. В нашей лаборатории из фосфатов переходных металлов мы разработали стабильный электрокатализатор на основе благородных металлов на полимерной подложке, который может эффективно производить водород и кислород из воды при низких затратах», — отмечают авторы исследования.
Ученые изготовили этот электрокатализатор путем осаждения ионов кобальта и марганца в различных пропорциях на массив нитевидных нанокристаллов из полианилина (PANI) с использованием простого гидротермального процесса. Путем настройки соотношения Co/Mn они добились общей высокой площади поверхности для протекания реакций. В сочетании с высокой электропроводящей способностью нитевидные нанокристаллы PANI на этой поверхности катализатора был облегчен более быстрый перенос заряда и массы. Биметаллический фосфат также обладает бифункциональной электрокаталитической активностью для одновременного получения кислорода и водорода.
Когда специалисты решили проверить эффективность этого катализатора, они обнаружили, что он существенно снижает перенапряжение реакции, тем самым повышая эффективность. Кроме того, он оказался очень долговечным — даже после 40 часов непрерывного производства водорода при 100 мА/см2 его производительность осталась неизменной. А расщепление воды на водород было возможно при низком входном напряжении всего 1,54 В.
Также плюсом этой разработки стала низкая стоимость переходных металлов. Благодаря этому систему можно масштабировать и адаптировать для применения в самых разных условиях. Например, устройства для расщепления воды могут быть установлены на месте, где требуется водородное топливо, — они смогут работать с низким уровнем энергопотребления или за счет полностью возобновляемого источника энергии. Одной солнечной батареи будет достаточно, чтобы обеспечить устройство достаточной мощностью для приготовления пищи или обогрева дома.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
