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

PRX Energy: Открыты перспективные материалы для термоядерных реакторов
PRX Energy: Открыты перспективные материалы для термоядерных реакторов

Ядерный синтез может стать идеальным решением ...

J. Mater. Chem. A: Литий-ионные батареи станут безопаснее и эффективнее
J. Mater. Chem. A: Литий-ионные батареи станут безопаснее и эффективнее

Новое объяснение эффекта этиленкарбоната ...

EPSR: ИИ повысит надежность электросетей с учетом роста энергопотребления
EPSR: ИИ повысит надежность электросетей с учетом роста энергопотребления

Из-за распространения возобновляемых источнико...

Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам
Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам

Исследователи разработали методику создания сл...

Nature Nanotechnology: Решена ключевая проблема натрий-ионных батарей
Nature Nanotechnology: Решена ключевая проблема натрий-ионных батарей

Литий-ионные батареи широко используются в&nbs...

JAC: Ученые исследовали эффективность пьезокатализа Bi2WO6-x
JAC: Ученые исследовали эффективность пьезокатализа Bi2WO6-x

Пьезокатализ — перспективная эколог...

EES Catalysis: Новые ячейки превращают углекислый газ в экологичное топливо
EES Catalysis: Новые ячейки превращают углекислый газ в экологичное топливо

Новый метод переработки бикарбонатного раствор...

Nature Climate Change: Богатые тоже пачкают атмосферу
Nature Climate Change: Богатые тоже пачкают атмосферу

Углеродный след богатых людей в обществе ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Health Communication: Как правильно общаться с людьми с диагнозом Альцгеймера
Health Communication: Как правильно общаться с людьми с диагнозом Альцгеймера
Zoolinnean: Ученые открыли новый вид геккона со сросшимися костями
Zoolinnean: Ученые открыли новый вид геккона со сросшимися костями
Phys.org: Космический мусор защитит будущие миссии на Луну и Марс от радиации
Phys.org: Космический мусор защитит будущие миссии на Луну и Марс от радиации
Current Biology: Ученые придумали, как отпугивать акул от серфингистов
Current Biology: Ученые придумали, как отпугивать акул от серфингистов
Школьники создали для музея бота-проводника по коммуналкам и книгам Булгакова
Школьники создали для музея бота-проводника по коммуналкам и книгам Булгакова
Plant Phenomics: Как технологии помогают фермерам сохранить урожай риса
Plant Phenomics: Как технологии помогают фермерам сохранить урожай риса
Челябинские ученые сделают коммунальные машины автономными
Челябинские ученые сделают коммунальные машины автономными
Мордовские ученые создали бетон нового поколения
Мордовские ученые создали бетон нового поколения
PeerJ: Выяснилось, как хищники справляются, когда остаются без зубов
PeerJ: Выяснилось, как хищники справляются, когда остаются без зубов
Исследование Т-клеток в лечении опухолей открывает новую силу иммунотерапии
Исследование Т-клеток в лечении опухолей открывает новую силу иммунотерапии
Current Biology: Анализ ДНК опроверг прежние данные о погибших в Помпеях
Current Biology: Анализ ДНК опроверг прежние данные о погибших в Помпеях
Cell: Открыт новый вероятный маркер старения организма
Cell: Открыт новый вероятный маркер старения организма
МФТИ: Линзы тоньше волоса ускорят диагностику болезней на дому
МФТИ: Линзы тоньше волоса ускорят диагностику болезней на дому
В МГУ увеличили эффективность противогрибковых препаратов в 5000 раз
В МГУ увеличили эффективность противогрибковых препаратов в 5000 раз
Искусственные рецепторы на основе ДНК коронавируса открывают новые возможности
Искусственные рецепторы на основе ДНК коронавируса открывают новые возможности

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
На старт! Внимание! MITEX!
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
Как человек проживает смерть родных
«Неделя без турникетов» проходит на предприятиях «Вертолетов России»