Новый недорогой катализатор расщепляет молекулы воды так же эффективно, как и платина | Gearmix
18.12.2018 14:21

Новый недорогой катализатор расщепляет молекулы воды так же эффективно, как и платина

Источник перевод для gearmix ()

Дешёвый катализатор для получения водорода из воды, созданный исследователями в Калифорнийского университета в Беркли, обладает такой же эффективностью как платиновый — являющийся на сегодняшний день самым лучшим, но при этом и самым дорогим катализатором.

Катализатор JellO состоит из листков карбида металла нанометровой толщины, и получается в процессе самосборки, использующем в своей основе желатин.

«Платина стоит дорого, и было желательно найти ей альтернативу, — говорит ведущий автор разработки Ливей Лин,  являющийся профессором машиностроения. — Мы действительно используем в производстве JellO этот съедобный материал как основу, смешивая его с распространёнными соединениями, и получаем дешёвый катализатор для важной каталитической реакции».

Электрическое напряжение способно разрушить молекулу воды, с выделением кислорода и водорода, который может использоваться как источник энергии в водородных топливных элементах. Также водород может быть полезен для хранения энергии, получаемой от непостоянных возобновляемых источников, таких как солнце и ветер.

Но для этого недостаточно просто поместить электроды в сосуд с водой — такой прямолинейный способ крайне неэффективен. Уже 20 лет учёные ищут катализаторы, способствующие расщеплению воды электротоком, которые могут сделать этот процесс рентабельным в промышленном масштабе.

«Традиционный способ получения водорода из водяного пара приводит к образованию углекислого газа как побочного продукта, — говорит один из авторов работы, аспирант Сининг Жан. — В последнее десятилетие получило распространение электрокаталитическое получение водорода, отвечающее потребности снижения выбросов углекислого газа. Создание высокоэффективного и дешёвого катализатора для электролиза воды окажет большое влияние на экономику и общество».

Предложенный учёными рецепт создания катализатора весьма прост —  они смешали в воде желатин и ионы металлов (молибдена, вольфрама или кобальта) и затем высушили эту смесь.

«Мы полагаем, что при высыхании происходит послойная самосборка желатина, — говорит Ливей Лин. — При этом ионы металлов также располагаются слоями, вместе с желатином, и эти листы придают Jell-O характерную зеркальную поверхность».

Нагревание до 600 градусов Цельсия запускает реакцию между ионами и атомами углерода в желатине, при этом образуются большие листки карбида металла нанометровой толщины. Избыток желатина выгорает.

Для проверки эффективности катализатор поместили в воду и пропустили через неё электрический ток. Самым эффективным оказался карбид молибдена, за ним шел карбид вольфрама и карбид кобальта, который хуже всех способен формировать тонкие слои. Добавка небольшого количества ионов кобальта к молибдену повышала производительность.

«Вполне возможно, что другие карбиды покажут ещё большую эффективность», — говорит Ливей Лин.

Двумерность катализатора является причиной его успеха. Дело в том, что вода должна контактировать с катализатором, и большая поверхностная площадь листков обеспечивает высокую производительность на единицу массы.

Простота этой технологии позволяет легко внедрить ее для производства катализатора в больших объёмах.

«Мы обнаружили, что эффективность этого катализатора очень близка к лучшим катализаторам из платины и углерода, которые являются своего рода ‘золотым стандартом’ в данной области — и он сможет заместить платину».



ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ


© Gearmix 2013
Права на опубликованный перевод принадлежат владельцам вебсайта gearmix.ru
Все графические изображения, использованные при оформлении статьи принадлежат их владельцам. Знак охраны авторского права распространяется только на текст статьи.
Использование материалов сайта без активной индексируемой ссылки на источник запрещено.

Комментарии запрещены.