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.
18.03.2024 |
Энергия
Energy & Fuels: Отработанное масло пустят в ход — на переработку в биодизель | |
Новый способ производства биодизеля из от... |
Эксперт ТИСБИ дал оценку готовности Татарстана к переходу на водород | |
Мировой рынок водородной энергетики к 203... |
PRX Energy: Открыты перспективные материалы для термоядерных реакторов | |
Ядерный синтез может стать идеальным решением ... |
PNAS Nexus: Ученые воссоздали в лаборатории ключевой элемент фотосинтеза | |
Человек научился делать многое, но у ... |
J. Mater. Chem. A: Литий-ионные батареи станут безопаснее и эффективнее | |
Новое объяснение эффекта этиленкарбоната ... |
EPSR: ИИ повысит надежность электросетей с учетом роста энергопотребления | |
Из-за распространения возобновляемых источнико... |
APL: Исследователи изучают фотоэлектрический феномен в перспективном материале | |
Необычный фотовольтаический эффект, BPV, в&nbs... |
Frontiers in Energy: Катализатор Fe-N-C превзойдет платину в топливных элементах | |
Топливные элементы и металловоздушные бат... |
Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам | |
Исследователи разработали методику создания сл... |
В Пермском Политехе создали установку для исследования новых видов топлива | |
Учёные исследуют новый вид горючего ... |
Chemistry of Materials: Открыт перспективный твердый электролит из наночастиц | |
Аккумуляторы играют важную роль в совреме... |
Водные системы могут помочь ускорить внедрение возобновляемых источников энергии | |
Системы водоснабжения помогают сделать возобно... |
Nature Nanotechnology: Решена ключевая проблема натрий-ионных батарей | |
Литий-ионные батареи широко используются в&nbs... |
JAC: Ученые исследовали эффективность пьезокатализа Bi2WO6-x | |
Пьезокатализ — перспективная эколог... |
NatSustain: Новый материал катода может произвести революцию в хранении энергии | |
Недорогой катод, который может улучшить литий-... |
eScience: С помощью реактивной химии ученые создали анод без дендритов | |
Металлические калиевые батареи, МБК &mdas... |
Система искусственного фотосинтеза производит этилен с высочайшей эффективностью | |
Чтобы использовать CO₂ для создания эколо... |
NatComm: Инженеры создают долговечный и дешевый электролит для аккумуляторов | |
Возобновляемые источники энергии, такие как&nb... |
В ЛЭТИ создали цифрового двойника для оптимизации солнечных электростанций | |
Рост населения и развитие технологий прив... |
EES Catalysis: Новые ячейки превращают углекислый газ в экологичное топливо | |
Новый метод переработки бикарбонатного раствор... |
ACS Energy Letters: Новую батарею можно резать, можно бить — все равно работает | |
В большинстве аккумуляторов для портативн... |
Nature Climate Change: Богатые тоже пачкают атмосферу | |
Углеродный след богатых людей в обществе ... |
Учёные НИУ МЭИ создали энергоустановку на основе бионических технологий | |
Исследователи создали энергоустановку для ... |
Кремний с высокой площадью поверхности улучшает реакцию CO2 на свету | |
Учёные работают над превращением углекисл... |
В ЛЭТИ улучшили свойства материала для более долговечных солнечных батарей | |
Исследователи создали наноматериалы, которые с... |
Nature Electronics: Создан напалечный трекер здоровья, черпающий энергию из пота | |
Устройство, работающее от пота, позволяет... |
Nature Sustainability: Электролиты на основе нафталина пригодятся для батарей | |
ORAM — это органические редокс... |
Science: В США разрабатывают метод переработки лопастей ветряных турбин | |
Исследователи из Национальной лаборатории... |
Терагерцовая спектроскопия позволяет следить за старением перовскитовых пленок | |
Гибридные перовскиты могут использоваться в&nb... |
Scientific Reports: Создан новый храповик с геометрически симметричной шестерней | |
Храповой механизм — это систем... |