Сегодня большую часть водорода получают от переработки ископаемых видов топлива. Электролиз воды — это дорогостоящая процедура. Но авторы новой работы смогли сделать ее эффективной.
Электролиз воды применяют редко, так как требует высокого напряжения либо эффективный электрокатализатор для реакций выделения водорода. Металлы, такие как платина (Pt), используют в качестве катализаторов как в кислой, так и в щелочной среде, но это дорогой материал, а также нестабильный при длительной эксплуатации.
Ранее ученые попробовали применить одноатомные катализаторы: они показали высокую активность по сравнению с их аналогами на основе наноматериалов. Протестированные катализаторы могут использовать 100% атомов, тогда как в случае с наночастицах для реакции доступны только поверхностные атомы.
Авторы новой работы отталкиваясь от проведенных ранее исследований предложили свой вариант организации электролиза воды. Они создали атомарно диспергированную структуру димера Ni-Co, стабилизированную на углеродной подложке, а также легированную азотом. Ее назвали NiCo-SAD-NC.
Исследователи обнаружили, что если проводить нагревание в атмосфере инертного газа аргона при 800°C в течение двух часов при 800°C, то атмосфера будет подходящей для получения димерной структуры. Другие одноатомные димеры, такие как COMn и CoFe, также могут быть синтезированы с использованием того же метода.
Исследовательская группа оценила эффективность этой новой системы и выяснила, что она работает также, как и коммерческие катализаторы на основе Pt в кислой и щелочной средах. Кроме этого, новая структура была в восемь раз активнее по сравнению с одноатомными катализаторами Ni/Co и гетерогенными наночастицами NICO в щелочных средах. Еще она была в 17 и 11 раз более активной по сравнению одноатомными катализаторами Co и Ni, а также в 13 раз превосходила обычные наночастицы Ni/Co в кислых средах.
Новый катализатор охарактеризовали как стабильный, так как он способен управлять реакцией в течение 50 часов без каких-либо изменений структуры
Читать далее:
Самые длинные мосты в мире: как их строят и почему они известны на весь мир
Жизнь на Меркурии, поближе к Солнцу: очень плохая или гениальная идея
Самолетам придется летать выше: нижний слой атмосферы раздувается из года в год все сильнее