Японские исследователи разработали катализатор с месячной стабильностью для производства «зеленого» водорода

Стремясь к глобальной цели углеродной нейтральности к 2050 году, важную роль играют экологически чистые технологии, такие как электролитический разложение воды для производства водорода. Японские учёные из Университета Тохоку представили инновационный способ создания стабильного и эффективного катализатора, пригодного для промышленного использования.

Катализаторы, а также их предшественники, имеют решающее значение в электрохимических реакциях, однако их стабильность и эффективность часто страдают из-за процесса «реконструкции» — изменения структуры во время функционирования. Этот процесс зависит от многих факторов, таких как свойства прекатализатора, состав электролита, метод электрохимической стимуляции и температура.

«Представьте, что вы играете в теннис, но с каждым ударом мяч меняется. Примерно так же сложно разработать катализаторы, которые трансформируются в процессе работы», — пояснил Хэн Лю, ведущий автор исследования.

Учёные сосредоточились на управлении реконструкцией прекатализатора Co₂Mo₃O₈ под действием электрического потенциала. В результате экспериментов было выяснено, что приложенное напряжение регулирует изменение поверхности материала, сопровождаясь «вымыванием» некоторых компонентов прекатализатора в электролит.

Таким образом, был сформирован композитный катализатор Co(OH)₂@Co₂Mo₃O₈, который показал выдающиеся результаты. Его эффективность по Фарадею в производстве водорода достигла 99,9% (относительно обратимого водородного электрода, RHE), а стабильность сохранялась более 30 дней.

«Наш катализатор не только высокоэффективен, но и пригоден для длительного хранения, что крайне важно для промышленного использования», — подчеркнул Лю. Исследование проливает свет на взаимосвязь между развитием прекатализатора, изменениями в электролите и конечной производительностью системы. Эти данные открывают путь к целенаправленному созданию катализаторов для «зелёной» энергетики.

Работа японских исследователей вносит значительный вклад в разработку технологий, способствующих ускорению перехода на водородное топливо и смягчению последствий климатического кризиса.

Источник: iXBT