Создан нанокатализатор для преодоления ограничений технологии электролиза воды

Зеленый водород можно получить с помощью технологии электролиза воды, которая использует возобновляемую энергию для разделения воды на водород и кислород без выделения углекислого газа. Однако стоимость производства зеленого водорода в настоящее время составляет около 5 долларов за килограмм, что в два-три раза выше, чем у серого водорода, получаемого из природного газа.

Для практического использования зеленого водорода необходимы инновации в технологии электролиза воды для реализации водородной экономики, особенно в Корее, где использование возобновляемых источников энергии ограничено в силу географических причин.

Исследовательская группа доктора Кюн Чжун Юна из Центра исследования энергетических материалов Корейского института науки и технологий (KIST) разработала нанокатализатор для высокотемпературного электролиза воды, который может сохранять высокую плотность тока более 1А/см2 в течение длительного времени при температуре выше 600 градусов. В то время как механизмы деградации наноматериалов при высоких температурах до сих пор оставались неуловимыми, команда определила фундаментальные причины аномального поведения наноматеиралов и успешно решила проблемы, в конечном итоге улучшив производительность и стабильность в реальных ячейках электролиза воды.

Технологию электролиза можно разделить на низкотемпературный и высокотемпературный электролиз. В то время как низкотемпературный электролиз, работающий при температуре ниже 100 градусов Цельсия, уже давно разработан и является технологически более зрелым, высокотемпературный электролиз, работающий при температуре выше 600 градусов Цельсия, обеспечивает более высокую эффективность и рассматривается как технология следующего поколения с большим потенциалом дальнейшего снижения стоимости. Однако ее коммерциализации препятствует отсутствие термической стабильности и недостаточный срок службы из-за высокотемпературной деградации, такой как коррозия и структурная деформация.

В частности, нанокатализаторы, которые широко используются для улучшения работы низкотемпературных электролизеров воды, быстро разрушаются при высоких рабочих температурах, что затрудняет их эффективное использование для высокотемпературного электролиза воды.

Чтобы преодолеть это ограничение, команда разработала новую технологию синтеза нанокатализаторов, которая подавляет образование вредных соединений, вызывающих высокотемпературную деградацию. Систематически анализируя наноразмерные явления с помощью просвечивающей электронной микроскопии, исследователи выявили специфические вещества, вызывающие серьезные структурные изменения, такие как карбонат стронция и оксид кобальта, и успешно удалили их, добившись высокой стабильности нанокатализаторов с точки зрения химических и физических свойств.

Когда команда применила нанокатализатор в высокотемпературной ячейке электролиза воды, он более чем в два раза увеличил скорость производства водорода и проработал более 400 часов при температуре 650 градусов без разрушения. Эта технология также была успешно применена к практической электролизной ячейке для воды большой площади, что подтверждает ее большой потенциал для масштабирования и коммерческого использования.

Наши новые наноматериалы достигли высокой производительности и стабильности в технологии высокотемпературного электролиза воды, и это может способствовать снижению стоимости производства зеленого водорода, делая его экономически конкурентоспособным по сравнению с серым водородом в будущем, — заключает доктор Кюнгджонг Юн из KIST.

Для коммерциализации мы планируем разработать автоматизированные технологии обработки для массового производства в сотрудничестве с производителями промышленных элементов.

28.12.2023


Подписаться в Telegram



Нано

ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик

Исследователи из Токийского столичного ун...

Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды

Новое исследование физики вибрирующих нанопузы...

Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной

Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни...

Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения

Нейродегенеративными заболеваниями, такими как...

Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод

Исследовательская группа, состоящая из со...

LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах

Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б...

Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры

У всех представителей животного царства есть ж...

PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей

Исследование, проведенное докторантом Пабло С....

Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц

Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ...

Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона

Нанопластики взаимодействуют с особым бел...

Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл

Наноинженеры создали квазикристалл &mdash...

Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе

Исследователи показали, что принципы рабо...

Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для&nbs...

Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками

Инженеры разработали наноразмерные татуировки&...

Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани

Самое удивительное, что они там, каж...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса