Электролиз: химики обнаружили, как производить лучшие электроды

Еще один шаг вперед для возобновляемых источников энергии: производство зеленого водорода может быть еще более эффективным в будущем. Применяя необычную технологическую стадию, химики из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU) нашли способ обработки недорогих электродных материалов и значительного улучшения их свойств при электролизе. Группа опубликовала результаты своих исследований в журнале ACS Catalysis.

Считается, что водород является решением проблемы хранения возобновляемых источников энергии. Его можно производить в местных электролизерах, временно хранить, а затем очень эффективно преобразовывать обратно в электричество в топливном элементе. Он также служит важным сырьем в химической промышленности. Однако экологически чистое производство водорода все еще сдерживается из-за плохой конверсии поставляемого электричества. “Одна из причин заключается в том, что динамическая нагрузка колеблющегося электричества от солнца и ветра быстро раздвигает материалы до предела. Дешевые каталитические материалы быстро становятся менее активными”, – говорит профессор Майкл Брон из Института химии в МЛУ, объясняя основную проблему.

Его исследовательская группа в настоящее время обнаружила метод, который значительно повышает как стабильность, так и активность недорогих никель-гидроксидных электродов. Гидроксид никеля является дешевой альтернативой очень активным, но также и дорогим катализаторам, таким как иридий и платина. Научная литература рекомендует нагревать гидроксид до 300 градусов. Это повышает стабильность материала и частично превращает его в оксид никеля. Более высокие температуры полностью разрушат гидроксид. “Мы хотели увидеть это своими глазами и постепенно нагревали материал в лаборатории до 1000 градусов Цельсия”, – говорит Брон.

По мере повышения температуры исследователи наблюдали ожидаемые изменения отдельных частиц под электронным микроскопом. Эти частицы были превращены в оксид никеля, срослись, образуя более крупные структуры, и при очень высоких температурах образовывали узоры, напоминающие переходы в виде зебры. Тем не менее, электрохимические испытания неожиданно показали постоянно высокий уровень активности частиц, которые больше не должны были использоваться при электролизе. Как правило, большие поверхности и, следовательно, меньшие структуры более активны при электролизе. “Поэтому мы приписываем высокий уровень активности наших гораздо более крупных частиц эффекту, который неожиданно возникает только при высоких температурах: образование дефектов активного оксида на частицах”, – говорит Брон.

Используя рентгеновскую кристаллографию, исследователи обнаружили, как кристаллическая структура частиц гидроксида изменяется при повышении температуры. Они пришли к выводу, что при нагревании до 900 градусов Цельсия, в точке, где частицы проявляют наивысший уровень активности, дефекты подвергаются переходному процессу, который завершается при 1000 градусов. В этот момент активность внезапно снова падает.

Брон и его команда уверены, что нашли многообещающий подход, поскольку даже после повторных измерений после 6000 циклов нагретые частицы все еще генерировали на 50% больше электричества, чем необработанные частицы. Затем исследователи хотят использовать рентгеновскую дифракцию, чтобы лучше понять, почему эти дефекты так сильно повышают активность. Они также ищут способы производства нового материала, чтобы небольшие структуры сохранялись даже после термической обработки.

По материалам Techxplore

-=GadzzillA=-

Компьютерный системный администратор, веб-огородник, IT-шник, специалист по строительным материалам, создатель и администратор проекта "Лаборатория Рабочих Столов"

Вас также может заинтересовать...

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

 

Цей сайт використовує Akismet для зменшення спаму. Дізнайтеся, як обробляються ваші дані коментарів.