Корейские ученые создали димер никеля и кобальта на углеродной подложке, легированный азотом, который представляет собой электрокатализатор для производства водорода. Димер не уступал по эффективности традиционным катализаторам как в в кислой, так и в щелочной среде, а также оставался стабильным долгое время. Результаты работы важны для развития безуглеродной энергетики. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Ограниченные запасы ископаемого топлива и изменение климата побуждают ученых искать альтернативные технологии для производства нового топлива. Одно из них — «зеленый водород», получающийся в результате электролиза воды с использованием возобновляемой электроэнергии. Однако электролиз требует больших объемов энергии или эффективных катализаторов, которые, как правило, изготавливают из благородных металлов, дорогих и не очень стабильных. Использование одноатомных катализаторов выгодно тем, что они обеспечивают 100% использования атомов. Кроме того, два атома с различными свойствами можно объединить в димеры.
Ученые из корейского Института фундаментальных наук разработали атомно-дисперсную структуру NiCo-SAD-NC, состоящую из димера никеля и кобальта на углеродной подложке, легированной азотом. «Мы синтезировали одноатомную димерную структуру Ni-Co на углеродном носителе, легированном азотом (N), путем улавливания ионов Ni/Co в полидофаминовую сферу с последующим пиролизом с точно контролируемой N-координацией. Мы использовали современную просвечивающую электронную микроскопию и рентгеновскую абсорбционную спектроскопию, чтобы успешно идентифицировать эти участки NiCo-SAD с атомарной точностью», — рассказывает Ашвани Кумар, первый автор исследования.
В экспериментах исследователи оценили эффективность NiCo-SAD-NC. Оказалось, что он не уступает катализаторам из платины в кислой и щелочной среде, а также имел сравнимый уровень перенапряжения. Также новое соединение показало активность, в восемь раз превышающую активность одноатомных катализаторов Ni/Co и наночастицы NiCo в щелочной среде. В кислой среде эти показатели были еще выше. Кроме того, NiCo-SAD-NC мог стимулировать реакцию в течение 50 часов без каких-либо изменений структуры.
«Это исследование на шаг приближает нас к безуглеродной и экологически чистой водородной экономике. Этот высокоэффективный и недорогой электрокатализатор для производства водорода поможет нам преодолеть долгосрочные проблемы производства зеленого водорода. Мы сможем производить водород высокой чистоты для коммерческого применения по низкой цене и экологически чистым способом», — говорит соавтор исследования Ли Хеен.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
