Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода

Ученые преодолели ограничения долговечности бифункциональных катализаторов для одновременного получения водорода и кислорода.

Д-р Хенг-Сук О и д-р Вонг-Хи Ли из Исследовательского центра чистой энергии Корейского института науки и технологий (KIST) в сотрудничестве с POSTECH и Университетом Йонсей разработали методику улучшения обратимости и долговечности электродов с использованием бифункциональных катализаторов из платино-никелевого сплава с октаэдрической структурой, в которых одновременно протекают реакции восстановления и генерации кислорода.

Бифункциональные катализаторы — это новое поколение катализаторов, которые одновременно производят водород и кислород из воды с помощью одного катализатора. В настоящее время в электрохимических системах, таких как технология электролиза воды и CCU (улавливание и утилизация углекислого газа), используются отдельные катализаторы для обоих электродов, что приводит к высокой удельной стоимости производства водорода. С другой стороны, бифункциональные катализаторы, которые могут быть синтезированы в одном производственном процессе, привлекают внимание как технология, способная снизить производственные затраты и повысить экономическую эффективность технологий электрохимического преобразования энергии.

Однако проблема бифункциональных катализаторов заключается в том, что после каждой электрохимической реакции, в результате которой образуются водород и кислород, производительность других реакций снижается из-за структурных изменений в материале электрода. Поэтому для коммерциализации бифункциональных катализаторов важно обеспечить обратимость и долговечность, которые позволят сохранить структуру катализатора в течение длительного времени после реакции.

Чтобы повысить обратимость и долговечность бифункционального катализатора, команда синтезировала катализаторы из сплавов с различной структурой путем смешивания платины и никеля, которые обладают высокой производительностью в реакциях восстановления и генерации кислорода соответственно. Результаты эксперимента показали, что взаимодействие никель-платина наиболее активно в октаэдрической структуре, а сплавные катализаторы более чем в два раза превосходят монолиты платины и никеля в реакциях восстановления и генерации кислорода.

Исследователи определили, что причиной ухудшения характеристик является оксид платины, образующийся в ходе повторной реакции генерации на сплавном катализаторе, и разработали методику восстановления структуры для восстановления оксида платины до платины. Команда подтвердила с помощью просвечивающей электронной микроскопии, что методика восстановила форму катализатора, а в экспериментах с реактором большой площади для коммерциализации команде удалось восстановить форму катализатора и увеличить время его работы более чем в два раза.

Ожидается, что бифункциональные катализаторы и методология восстановления структуры ускорят коммерциализацию технологии унифицированных возобновляемых топливных элементов (URFCs) за счет замены отдельных катализаторов для реакций выделения и восстановления кислорода на бифункциональные катализаторы. УРТЭ, способные производить как водород, так и электроэнергию, могут снизить себестоимость производства за счет сокращения расхода дорогостоящих катализаторов при сохранении производительности.

Технология улучшения обратимости и долговечности катализаторов открыла новое направление для разработки бифункциональных катализаторов, что является важной технологией для систем электрохимического преобразования энергии, — заключает Хенг-Сук О, ведущий исследователь KIST.

Это будет способствовать коммерциализации и углеродной нейтральности электрохимических систем, таких как URFC, в будущем.

18.03.2024


Подписаться в Telegram



Энергия

Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%

Группа исследователей впервые продемонстрирова...

JRSNZ: Ветряные электростанции могут компенсировать выбросы за 2 года
JRSNZ: Ветряные электростанции могут компенсировать выбросы за 2 года

Ветряная электростанция, проработав менее двух...

EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент

Не зря авиакомпании не разрешают сда...

Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы
Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы

Согласно результатам нового исследования, пров...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

APA: Молодые сотрудники чаще остальных страдают на работе от одиночества
APA: Молодые сотрудники чаще остальных страдают на работе от одиночества
Front. Aging Neurosci: Поведение в новом пространстве может подсветить деменцию
Front. Aging Neurosci: Поведение в новом пространстве может подсветить деменцию
JACS: Инфракрасное облучение заставляет атомы «танцевать румбу»
JACS: Инфракрасное облучение заставляет атомы «танцевать румбу»
С расстройствами пищевого поведения можно бороться силой мысли
С расстройствами пищевого поведения можно бороться силой мысли
Journal of Experimental Psychology: General: Мы переоцениваем пользу неудачи
Journal of Experimental Psychology: General: Мы переоцениваем пользу неудачи
Диспаритет женских и мужских карьер в STEM связан с женской мнительностью
Диспаритет женских и мужских карьер в STEM связан с женской мнительностью
Телескоп Уэбб снял столкновение астероидов в соседней звездной системе
Телескоп Уэбб снял столкновение астероидов в соседней звездной системе
EHJ-CI: Нарушенный кровоток может повредить стенку расширенной аорты
EHJ-CI: Нарушенный кровоток может повредить стенку расширенной аорты
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: Диета отцов влияет на семя и на здоровье их сыновей
Nature: Диета отцов влияет на семя и на здоровье их сыновей
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

Новости компаний, релизы

Российские ученые выяснили, что за пять лет число случаев нетрудоспособности из-за онкологии выросло в стране почти на 70%
Экономика России теряет миллиарды из-за влияния рака на трудовые ресурсы
Китай стал ведущим научно-образовательным партнером России в 2023 году, впервые опередив страны СНГ
Сеченовский Университет и российская фармкомпания «Акрихин» разработают инновационные препараты для лечения сахарного диабет...
В СПбГУ разработали программно-аппаратное решение для защиты дронов от киберугроз