Дешевий та ефективний. Інженери створили новий каталізатор для виробництва зеленого водню

Вчені зробили прорив у галузі виробництва зеленого водню, розробивши новий каталізатор, який не містить дорогих металів платинової групи.

Дослідники з проєкту ANEMEL створили ефективний і стабільний каталізатор для розщеплення води, що відкриває шлях до більш доступного та екологічно чистого виробництва водню. Результати дослідження були опубліковані в журналі Energy & Environmental Science.

Сучасні електролізери води, що використовуються для виробництва зеленого водню, засновані на аніонообмінних мембранах (AEM) і використовують платину та інші метали платинової групи як каталізатори. Ці метали, хоча і мають високу ефективність, є рідкісними і дорогими, що обмежує широке поширення технології. Новий каталізатор, розроблений ANEMEL, уникає використання цих дорогих матеріалів, замінюючи їх більш доступними металами, такими як нікель.

Дослідники ANEMEL розробили інноваційний підхід до створення каталізатора, який ґрунтується на двох ключових концепціях: самопідтримуваний каталізатор та електроосадження. Самопідтримуваний каталізатор вирощується безпосередньо на підкладці, відомій як газодифузійний шар (ГДС), який забезпечує дифузію газів і провідність.

Електроосадження — це метод, який використовується для нанесення металевого покриття на поверхню. У даному випадку, дослідники використовували електроосадження для вирощування каталізатора з нікелю і молібдену на вуглецевому папері, який слугував підкладкою для ГДС.

Новизна розробки полягає в методі та параметрах, що використовуються для створення високоефективного каталізатора. Дослідники оптимізували склад електроосаджувальної ванни і процес осадження, досягнувши високої щільності струму. На відміну від традиційних методів, вони не використовували буферний агент, такий як борна кислота, покладаючись на електроліт з високою провідністю. Це дало змогу досягти більш високої щільності струму осадження і отримати більш компактну і товсту структуру електрода.

У результаті було створено каталізатор із чудовою активністю. Він забезпечив стабільну роботу електролізерів за щільності струму до 3 А/см², що можна порівняти з показниками платинових каталізаторів, а за деякими параметрами навіть перевершує їх.

Дослідження також виявило структурні зміни, що відбуваються з каталізатором у процесі реакції, які пояснюють його високу ефективність. Виявилося, що атоми молібдену мігрують на поверхню каталізатора й окислюються, що сприяє процесу розщеплення води.

Це досягнення є важливим кроком на шляху до великомасштабного виробництва зеленого водню. Розробка ANEMEL відкриває перспективи для створення більш доступних і ефективних електролізерів води, що сприятиме розвитку водневої енергетики та зниженню залежності від викопного палива.