Прорывное достижение в области электролиза воды с использованием катализаторов на основе рутения
Водород как чистое, возобновляемое и высокоэффективное топливо считается «совершенным топливом» и привлекает всё больше внимания. Электролиз воды — идеальный способ получения водорода, но для этого требуются активные и стабильные катализаторы, удешевляющие и упрощающие процесс. Без эффективных катализаторов превращение воды в топливо может так и остаться мечтой.
Недавнее исследование приблизило осуществление этой мечты. Группа профессора Ву Юэна из Научно-технического университета Китая создала одноатомный сплав на основе рутения, который значительно ускоряет электролиз воды при пониженном перенапряжении (220 мВ).
Путём использования технологии поверхностных дефектов для захвата отдельных атомов был получен одноатомный катализатор. Он способен выдавать перенапряжение 90 мВ для достижения плотности тока 10 мА/см2, с гораздо более длительным сроком эксплуатации по сравнению с промышленным RuO2.
Подпись к изображению: Реакция выделения кислорода (OER) и реакция восстановления кислорода (ORR) являются как бы двумя призами в сфере получения водородной энергии. В кислой реакции выделения кислорода высокое приложенное напряжение и нестабильность катализаторов приводят к замедлению реакции. Однако процесс значительно ускоряется при использовании катализатора, основанного на рутении
Исследователи создали ряд образцов, используя различные сплавы платины и меди и применяя последовательное кислотное травление и электрохимическое выщелачивание. Они также обнаружили связь между реакцией выделения кислорода и периодом кристаллической решётки сплавов PtCu.
По сравнению с катализаторами на основе иридия, у которых лучше сопротивляемость к растворению, катализаторы с рутением имеют больший резерв и являются более активными катализаторами реакции выделения кислорода — благодаря пониженному перенапряжению.
Результаты исследования позволяют повысить производительность процесса получения водорода из воды посредством электролиза и, таким образом, расширяют возможности использования водорода как топлива будущего.
Однако, пока еще проблема обеспечения устойчивости катализатора не решена полностью, и учёным предстоит провести дальнейшие исследования с целью повышения эффективности реакции и стабильности катализаторов.
17.04.2019 19:46
