Производство водорода улучшилось благодаря инновациям в области наноигл

Jan 29, 2024

Дешевое и эффективное производство водорода имеет решающее значение для облегчения перехода к экологически чистой энергии.

Современный метод получения зеленого водорода заключается в электрохимическом расщеплении воды. Этот процесс расщепляет воду на водород и кислород с помощью электрокатализатора.

Однако электрокатализаторы основаны на дорогих элементах, таких как платина. Это затрудняет применение этой технологии в широком коммерческом масштабе.

Теперь исследователи продемонстрировали, что добавление молибдена к фосфидному никель-кобальтовому катализатору и его синтез с помощью градиентного гидротермального процесса создает уникальную микроструктуру. Эта микроструктура улучшила характеристики катализатора, в результате чего процесс стал более применимым для крупномасштабного производства водорода.

Статья «Высокоэффективный и стабильный электрокатализатор для выделения водорода с помощью наноигл фосфида Ni-Co, легированных молибденом, при высокой плотности тока» опубликована в журнале Nano Research.

«Инновационное сочетание градиентных гидротермальных процессов и процессов фосфидации образует структуру микросфер», — сказал Юфэн Чжао, профессор Колледжа наук и Института устойчивой энергетики Шанхайского университета в Шанхае, Китай.

«Эти наночастицы диаметром примерно пять-десять нанометров образуют наноиглы, которые впоследствии самособираются в сферическую структуру. Наноиглы предлагают множество активных центров для эффективного переноса электронов, а наличие частиц небольшого размера и микромасштабной шероховатости усиливает выделение пузырьков водорода».

Исследователи создали микроструктуру, используя легирование элементами. Этот метод представляет собой преднамеренное добавление примесей в катализатор для улучшения его активности.

В ходе исследования к биметаллическому фосфиду никеля-кобальта (Ni-Co) (P) добавлялся молибден (Mo). Уже сейчас взаимодействие ионов кобальта и никеля придает фосфидам Ni-Co исключительные электрокаталитические характеристики.

После добавления молибдена и использования градиентного гидротермального процесса Ni-CoP, легированный молибденом, наносился на пену никеля.

Затем на фосфиде сформировалась уникальная микроструктура наноиголок.

«Легирование следами молибдена оптимизирует электронную структуру и увеличивает количество электроактивных центров», — сказал Чжао.

Команда проверила катализатор Ni-CoP, легированный молибденом, на надежность, стабильность и производительность. Они обнаружили, что плотность оставалась почти постоянной через 100 часов, а ее структура сохранялась хорошо.

Это произошло благодаря уникальной структуре наноигл, которая предотвращает разрушение катализатора при накоплении водорода. Их расчеты также показали, что катализатор исключительно эффективен в обеспечении производства водорода.

Заглядывая в будущее, команда надеется проверить эффективность реакции в различных решениях.

Будущие исследования также будут направлены на поиск альтернатив никелевой пене, таких как титановая сетка, которая может работать в диапазоне pH.

«В будущей работе мы рекомендуем изучить применение катализатора в производстве водорода с помощью окисления небольших молекул, таких как мочевина. Этот подход уменьшит перенапряжение электролиза воды и смягчит загрязнение окружающей среды, вызванное сточными водами мочевины», — сказал Чжао.

(function($){ function bsaProResize() { var sid = "131"; var object = $(".bsaProContainer-" + sid); var imageThumb = $(".bsaProContainer-" + sid + " .bsaProItemInner__img"); var animateThumb = $(".bsaProContainer-" + sid + " .bsaProAnimateThumb"); var innerThumb = $(".bsaProContainer-" + sid + " .bsaProItemInner__thumb"); var parentWidth = "728"; var parentHeight = "90"; var objectWidth = object.parent().outerWidth();// var objectWidth = object.width(); if ( objectWidth 0 && objectWidth !== 100 && scale > 0 ) { animateThumb.height(parentHeight * масштаб); InnerThumb.height(parentHeight * масштаб); imageThumb.height(parentHeight * масштаб);// object.height(parentHeight * масштаб); } Еще { animateThumb.height(parentHeight); внутреннийThumb.height(parentHeight); imageThumb.height(parentHeight);// object.height(parentHeight);// object.height(parentHeight); } } Еще { animateThumb.height(parentHeight); внутреннийThumb.height(parentHeight); imageThumb.height(parentHeight);// object.height(parentHeight);// object.height(parentHeight); } } $(document).ready(function(){ bsaProResize(); $(window).resize(function(){ bsaProResize(); }); }); }) (jQuery);

(function ($) { var bsaProContainer = $('.bsaProContainer-131'); var number_show_ads = "0"; var number_hide_ads = "0"; if ( number_show_ads > 0 ) { setTimeout(function () { bsaProContainer.fadeIn(); }, number_show_ads * 1000); } if ( number_hide_ads 0 ) { setTimeout(function () { bsaProContainer.fadeOut(); }, number_hide_ads * 1000); } })(jQuery); /p>