Эффективное производство водорода с менее драгоценными металлами

Схематическое представление о роли тонких пленок PT на FTO при термообработке при 500 & nbsp; ° C в аргоне.SEM-микрофотографии B) с помощью Deposited PT Thin Plam, PT5/FTO0, C) PT5/FTO1 и (D) PT5/FTO24.Кредит: расширенные функциональные материалы (2024).Doi: 10.1002/adfm.202403628

На шаге на пути к устойчивой энергии команда исследователей из Университета Твенте, возглавляемой доктором Марко Альтомаром, продемонстрировала новый метод для снижения использования драгоценных металлов, таких как платина в производстве зеленого водорода, не жертвуя производительностью.

Исследователи опубликовали свои выводы в журнале «Дополнительные функциональные материалы» в статье под названием «Dewetting наночастиц PT, повышает эволюцию электрокаталитического водорода из-за электронного взаимодействия между металлами».

Миру срочно необходимо перейти к устойчивым источникам энергии для борьбы с изменением климата и энергетическим кризисом.Зеленый водород является важным шагом, и крупномасштабная экономика водорода нуждается в эффективных, компактных и устойчивых технологиях.

Полимерные электролитные мембранные (PEM) Водные электролизы и топливные элементы используют катализаторы драгоценных металлов, такие как платина и иридий, чтобы сделать выработку водорода и преобразование максимально эффективными.Однако эти катализаторы являются дорогими и дефицитными и, таким образом, ограничивают крупномасштабное развитие водородных технологий.

Соответственно, к 2026 году Министерство энергетики США (Министерство энергетики) хочет достичь выступлений, которые примерно на пять до 10 раз выше, чем в текущих клетках, причем менее 20% используемого в настоящее время в настоящее время (в настоящее время около 3 мг около 3 мг./cm2 как общая загрузка платины и иридий) - грандиозный научный и технологический вызов.

Изучение платины в качестве модельного катализатора, команды доктора Марко Альтомара, в сотрудничестве с партнерами из Эрлангена (Германия) и Павии (Италия), комбинированного физического отложения паров (PVD) и контролируемых тепловых обработок (известные как твердотельное нарушение)Создайте очень активные и прочные электроды с минимизированным количеством драгоценного металла.

«Согласно нашим предварительным лабораторным экспериментам, с нашим подходом мы можем потенциально уменьшить количество драгоценного катализатора, необходимого в пять раз. Все без потери в поколении H2», - указывает Шрея Харша, доктор философии.Исследователь в авангарде проекта.

Доктор Марко Альтомаре добавляет: «Наш метод полностью не является химическим, следовательно, более безопасным и без траты драгоценного предшественника катализатора, и он масштабируется-на самом деле, аналогичные методы осаждения тонкой пленки уже используются в масштабе в различных промышленных приложениях, и и иНаши учреждения в Университете Твенте уже подходят для покрытия слоев катализаторов на поверхностях до нескольких 100 см2 ».

Команда доктора Марко Альтомаре теперь стремится достичь следующей цели в сотрудничестве с голландскими исследовательскими центрами и компаниями.Исследователи хотят проверить свои электроды в условиях, связанных с отраслевыми условиями, продемонстрировать и проверять эффективную и стабильную операцию электролиза воды с нагрузками благородных металлов, уменьшенных до менее чем 0,5 мг/см2.

Достижение этого прорыва имеет большие перспективы для будущего производства зеленого водорода и устойчивой энергии.

More information: Shreyas Harsha et al, Dewetting of Pt Nanoparticles Boosts Electrocatalytic Hydrogen Evolution Due to Electronic Metal‐Support Interaction, Advanced Functional Materials (2024). DOI: 10.1002/adfm.202403628