Открытие позволит получать экологически чистый и экономически выгодный водород

Разработана прорывная технология, позволяющая производить экологически чистый водород более экономичным и экологичным способом, приближая нас к обществу с нулевым выбросом углерода, заменяя дорогостоящие катализаторы из драгоценных металлов.

Совместная исследовательская группа под руководством профессора Джунгки Рю из Школы энергетики и химической инженерии UNIST и профессора Донг-Хва Со с кафедры материаловедения и инженерии KAIST успешно разработала бифункциональный катализатор электролиза воды для высокоэффективного и стабильного производства экологически чистого водорода.

Недавно разработанный катализатор демонстрирует исключительную долговечность даже в сильно коррозийной кислотной среде. Благодаря использованию рутения, кремния и вольфрама (RuSiW) катализатор является более экономичным по сравнению с традиционными платиновыми (Pt) или иридиевыми (Ir) катализаторами. Кроме того, он выделяет значительно меньше парниковых газов, что делает его экологически чистой альтернативой.

Электролиз воды — это передовая технология, которая позволяет получать водород в процессе электролиза воды. Она считается ключевой технологией для достижения углеродно-нейтрального общества, поскольку позволяет производить экологически чистый водород без выбросов углекислого газа.

Исследовательская группа сосредоточилась на поиске альтернатив катализаторам из драгоценных металлов, таких как платина и иридий, которые отличаются стабильностью в кислотных условиях. Рутений привлек к себе внимание как экологически чистый металл благодаря относительно низкой стоимости производства и значительно меньшим выбросам парниковых газов по сравнению с платиной и иридием. Однако он столкнулся с проблемами при коммерциализации из-за более низкой каталитической активности по сравнению с платиной и меньшей стабильности по сравнению с иридием.

Чтобы преодолеть эти ограничения, исследовательская группа разработала катализатор на основе рутения, кремния и вольфрама. Усилив функции рутениевого катализатора, который обладает меньшей стабильностью как в реакции выделения водорода (HER), так и в реакции выделения кислорода (OER), команда продемонстрировала потенциал катализатора в качестве бифункционального катализатора.

Разработанный катализатор имеет структуру, легированную вольфрамом и кремнием вокруг атома рутения. Способность катализатора ускорять реакции была повышена за счет увеличения интенсивности адсорбции протонов на поверхности катализатора. Он демонстрирует более высокую активность в реакции выделения водорода по сравнению с коммерчески доступными платиновыми катализаторами. Кроме того, тонкая вольфрамовая пленка толщиной 5~10 нм защищает каталитический участок рутения, повышая его стабильность.

Исследовательская группа провела эксперимент по изучению стабильности катализатора. Используя кислый электролит (с кислотностью 0,3), они подали ток силой 10 мА на электрод диаметром 1 ㎠. Разработанный катализатор продемонстрировал стабильную работу даже после более чем 100 часов работы.

Профессор Рю заключает:

Разработка этого трехэлементного катализатора имеет большое значение, поскольку он способен заменить дорогостоящие платину и иридий одновременно. Ожидается, что он будет применяться в высокочистых системах производства зеленого водорода, поскольку его можно легко и стабильно синтезировать даже в высоко коррозионных кислотных условиях.

22.01.2024


Подписаться в Telegram



Экология

Nature Geoscience: Тысячелетия тому назад Нил был совсем другим
Nature Geoscience: Тысячелетия тому назад Нил был совсем другим

Исследователи изучили, как развивалась ре...

Ученые впервые количественно оценили пробелы в удалении углерода
Ученые впервые количественно оценили пробелы в удалении углерода

Новое исследование, проведенное Университетом ...

NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата

Виноград, выращиваемый для производства в...

Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии

Исследователи из Токийского столичного ун...

Лаборатория Sandia нашла новые подсказки о потеплении в Арктике
Лаборатория Sandia нашла новые подсказки о потеплении в Арктике

Арктика, ледяная корона Земли, переживает клим...

EHP: Изменение климата может повлиять на вес детей при рождении
EHP: Изменение климата может повлиять на вес детей при рождении

Изменение климата может представлять большую о...

Natural Hazards: Смешанные леса защищают от цунами лучше монокультурных
Natural Hazards: Смешанные леса защищают от цунами лучше монокультурных

Прибрежные леса в Японии преимущественно ...

PTRSB: Эволюция может помешать людям решить проблему изменения климата
PTRSB: Эволюция может помешать людям решить проблему изменения климата

Центральные особенности эволюции человека могу...

Ртуть в тропиках — скрытая опасность
Ртуть в тропиках — скрытая опасность

Неоново-зеленые капюшоны, бирюзовые брюшки, на...

Открыт 3D-материал, способный расщеплять стойкий загрязнитель водоемов
Открыт 3D-материал, способный расщеплять стойкий загрязнитель водоемов

Бразильские исследователи протестировали фоток...

Physics of Fluids: Снежинки помогут ученым составлять прогноз погоды
Physics of Fluids: Снежинки помогут ученым составлять прогноз погоды

В ходе исследования, которое может улучшить пр...

Ученые выяснили, как получить менее липкий лед
Ученые выяснили, как получить менее липкий лед

Готовясь к зиме многие американцы столкну...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Biology Methods and Protocols: В борьбу с раком бросают искусственный интеллект
Biology Methods and Protocols: В борьбу с раком бросают искусственный интеллект
JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами
JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами
Разгадана тайна снижения производительности перспективного катодного материала
Разгадана тайна снижения производительности перспективного катодного материала
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
IEEE: Экзоскелет поможет перенесшим инсульт вернуться к нормальной жизни
IEEE: Экзоскелет поможет перенесшим инсульт вернуться к нормальной жизни
Богатый белком рацион меняет микробиом кишечника и общее состояние организма
Богатый белком рацион меняет микробиом кишечника и общее состояние организма

Новости компаний, релизы

Биохимики СПбГУ выяснили, что гипоксия плода в сочетании со стрессом матери может приводить к никотиновой зависимости
Новая "Кантиана" поможет студентам быстрее адаптироваться к калининградскому климату
Российские ученые предложили тушить пожары с помощью газогидратного огнетушителя
Минералоги СПбГУ нашли на острове Диско возможный источник фосфора для возникновения первых живых организмов
Московский Политех внедряет ИИ для повышения эффективности приемной кампании и трансформации обучения