Зелена енергетика стане в рази дешевшою по всьому світу: що придумали вчені

Про це повідомляє interestingengineering.com.

Серед різних методів на шляху до декарбонізації виділяється електроліз води з використанням протонообмінної мембрани (PEMWE). Він дає змогу отримувати водень високої чистоти з використанням тільки води та електроенергії. Але ціна методу дуже висока, оскільки в технології використовують рідкісні та дорогоцінні метали — зокрема, іридій і платину.

Команда дослідників Корейського інституту передових технологій (KAIST) розробила новий метод, який забезпечує високу продуктивність PEMWE без дорогого покриття.

Платинова проблема

Осередки PEMWE використовують оксид іридію (IrOx) як каталізатор для проведення реакції виділення кисню. Хоча IrOx дуже активний, він не працює на повну силу без платини. Вчені виявили, що погане перенесення електронів викликане структурними проблемами в інтерфейсі електрода.

Йдеться про так званий ефект "відсічення". Він виникає там, де зустрічаються каталізатор IrOx, іономір (твердий електроліт) і титановий субстрат. Іономір, хоча й необхідний для проведення іонів, водночас діє як електричний ізолятор навколо дрібних частинок каталізатора. І коли іономер торкається титанової підкладки, на оксидному шарі утворюється бар'єр, що погіршує провідність.

Щоб подолати цю перешкоду, дослідники змінили одну змінну — розмір частинок. Вони виготовили каталізатори IrOx різних діаметрів і оцінили їх за допомогою реальних окремих осередків PEMWE та обчислювального моделювання. Результати вражали: частинки розміром понад 20 нанометрів створювали менше зон відсічення. Це давало змогу електронам вільніше переміщатися між каталізатором і підкладкою, відновлюючи продуктивність без використання платини.

Зазначимо, що платина важлива для виробництва водню, оскільки вона є ефективним каталізатором для реакції електрохімічного відновлення протонів і деполяризації електродів. До того ж, вона належить до інертних металів — тобто демонструє низьку хімічну активність і за звичайних умов не вступає в хімічні реакції (наприклад, не схильна до корозії та окислення). Інертні метали також називають благородними — сюди, крім платини, відносяться срібло, золото і вся платинова група (іридій, рутеній, родій, паладій, осмій).

Що стосується корейських дослідників, то на додачу до розв'язання платинової проблеми вони ще й покращили структуру шару каталізатора і в такий спосіб об'єднали активність і провідність (раніше ці два фактори вважалися взаємовиключними).

Як підсумовує видання, ця розробка відкриває дорогу до дешевших систем електролізу.

Раніше Фокус писав, що китайські вчені створили портативну батарею на основі електроактивних мікроорганізмів. Така батарея показала можливість самозарядки до 10 циклів, і при цьому для неї взагалі не потрібен дорогий літій.

Також стало відомо, що американські дослідники придумали незвичайну заміну акумуляторам. Вони розробили паливний елемент, який майже втричі ефективніший, ніж звичний літій-іонний акумулятор.