Новый катализатор предлагает более доступный способ производства водорода из морской воды

Прочитано: 531 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 голосов, среднее: 5,00 из 5)
Loading ... Loading ...


В последние годы водород привлек внимание как потенциальный источник экологически чистой энергии, поскольку он сгорает, не производя вредных для климата выбросов. Однако традиционные методы производства водорода имеют значительный углеродный след, а более чистые методы дороги и технически сложны.

Теперь исследователи сообщают о значительном прогрессе, двухэлектродном катализаторе , который основан на одном соединении для эффективного производства водорода и кислорода как из морской, так и из пресной воды. Предыдущие попытки использования таких бифункциональных катализаторов для расщепления воды на водород и кислород обычно приводили к плохой работе одной из двух функций. Использование двух отдельных катализаторов работает, но увеличивает стоимость производства катализаторов.

В работе, описанной в Energy & Environmental Science , исследователи из Университета Хьюстона, Китайского университета Гонконга и Центрально-китайского педагогического университета сообщают об использовании соединения никеля/молибдена/азота, модифицированного небольшим количеством железа и выращенного на пеноникелевой основе для получения эффективно производить водород, а затем в процессе электрохимической реконструкции, вызванной циклическим напряжением, превращаться в соединение, которое вызывает столь же мощную реакцию выделения кислорода.

Исследователи заявили, что использование одного соединения как для реакции выделения водорода (HER), так и для реакции выделения кислорода (OER), хотя и немного измененного в процессе реконструкции, не только делает разделение воды более доступным, но и упрощает инженерные задачи.

Большинство материалов лучше всего подходят для HER или OER, но обе реакции необходимы для завершения химической реакции и получения водорода из воды. Жифэн Рен, директор Техасского центра сверхпроводимости в UH и соответствующий автор статьи, сказал, что новый катализатор не только позволяет эффективно работать с одним катализатором, но также одинаково хорошо работает в морской и пресной воде. «По сравнению с существующими катализаторами, это на уровне лучших из когда-либо известных», — сказал он.

Используя щелочную морскую воду и работая в квазипромышленных условиях, катализатор обеспечивал плотность тока 1000 мА/см2 при напряжении морской воды всего 1,56 В, оставаясь стабильным в течение 80 часов испытаний.

Высокая производительность катализатора в морской воде может решить проблему: большинство доступных катализаторов лучше всего работают в пресной воде. Разделить морскую воду сложнее, отчасти из-за коррозии, связанной с солью и другими минералами. Рен, который также является заведующим кафедрой физики MD Anderson в UH, сказал, что новый катализатор также генерирует чистый кислород, избегая потенциального побочного продукта агрессивного газообразного хлора, производимого некоторыми катализаторами.

Но запасы пресной воды все больше ограничиваются засухой и ростом населения. Морской воды, напротив, много. «Обычно, даже если катализатор работает с соленой водой, он требует более высокого энергопотребления», — сказал Рен. «В этом случае потребность в почти таком же потреблении энергии, как у пресной воды, является очень хорошей новостью».

Шуо Чен, адъюнкт-профессор физики в UH и соавтор статьи, сказал, что сообщаемая катализатором высокая плотность тока при относительно низком напряжении снижает затраты энергии на производство водорода. Но это только один из способов решения проблемы доступности катализатора, говорит Чен, который также является главным исследователем TcSUH.

Используя один материал — соединение никеля/молибдена/азота с добавлением железа — для HER, а затем используя циклическое напряжение для запуска электрохимической реконструкции с получением немного другого материала, оксида железа/молибдена/оксида никеля, для OER, По словам Чена, исследователи устраняют необходимость во втором катализаторе, а также упрощают технические требования.

«Если вы делаете устройство из двух разных материалов на двух электродах, вам нужно выяснить, как электрический заряд может проходить через каждый электрод, и спроектировать структуру, соответствующую этому», — сказала она. «В этом случае материал не совсем тот же, потому что один (электрод) подвергается электрохимической реконструкции, но это очень похожий материал, поэтому проектирование проще».

Новый катализатор предлагает более доступный способ производства водорода из морской воды



Новости партнеров