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

JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа

Фотокаталитическое выделение водорода из ...

Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов

Учёные Института физики Казанского федеральног...

IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей
IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей

Исследователи из Национальной лаборатории...

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

Ученые МИСИС выяснили, как сделать суперконденсаторы ещё круче
Ученые МИСИС выяснили, как сделать суперконденсаторы ещё круче
ACS Nano: Благодаря 3D-печати ученые впервые увидели, как светятся наноструктуры
ACS Nano: Благодаря 3D-печати ученые впервые увидели, как светятся наноструктуры
Как музыка влияет на эмоции дошкольников: открытие психологов МГУ
Как музыка влияет на эмоции дошкольников: открытие психологов МГУ
Исследование МГПУ объясняет, как справиться с одиночеством в мегаполисе
Исследование МГПУ объясняет, как справиться с одиночеством в мегаполисе
Студент из Владивостока придумал товарные ценники на основе электронных чернил
Студент из Владивостока придумал товарные ценники на основе электронных чернил
Microgravity: Полет на Марс может не состояться из-за просроченных лекарств
Microgravity: Полет на Марс может не состояться из-за просроченных лекарств
Археологи СФУ нашли артефакты первых русских поселенцев Красноярска
Археологи СФУ нашли артефакты первых русских поселенцев Красноярска
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Ученые из СПбГУТ отправились в научную экспедицию в Арктику
Ученые из СПбГУТ отправились в научную экспедицию в Арктику
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов

Новости компаний, релизы

40% профессионалов предпочитают работать удаленно с дачи
Гидрологи СПбГУ первыми в мире показали, что распределение микропластика в водах Ладожского озера зависит от температурного ...
Ученые Казанского аграрного университета нашли способ повысить урожайность картофеля в Татарстане
В Нижнем Новгороде проходит Шестой «ЯлФест-2024»
Президенту Узбекистана презентовали вертолет Ансат