Znanstvenici proizvode robusni katalizator za podjelu vode u vodik, kisik

TV emisija Novi milenij 09072016 (Lipanj 2019).

Anonim

Razdvajanje vode u vodik i kisik za proizvodnju čiste energije može se pojednostaviti jednim katalizatorom koji su razvili znanstvenici na Sveučilištu Rice i Sveučilištu u Houstonu.

Elektrolitički film proizveden u Rice i testiran u Houstonu je troslojna struktura nikla, grafena i spojeva željeza, mangana i fosfora. Pjenasti nikal daje film veliku površinu, vodljivi grafen štiti nikal od poništavanja i metalni fosfid provodi reakciju.

Robustan materijal je predmet rada u Nano Energy.

Kemijski kemijski resursi Kenton Whitmire i Houston elektrotehnički i računalni inženjer Jiming Bao i njihovi laboratoriji razvili su film kako bi prevladali barijere koje obično čine katalizator dobrim za proizvodnju kisika ili vodika, ali ne i istodobno.

"Redoviti metali ponekad oksidiraju tijekom katalize", rekao je Whitmire. "Uobičajeno, reakcija evolucije vodika obavlja se u kiselini, a reakcija evolucije kisika obavlja se u bazi. Imamo jedan materijal koji je stabilan, bilo u kiseloj ili bazičnoj otopini."

Otkriće se zasniva na stvaranju jednostavnog katalizatora evolucije kisika, otkrivenih ranije ove godine. U tom radu, tim je rastao katalizator izravno na semiconducting nanorod niz koji pretvorio sunčevu svjetlost u energiju za cijepanje solarne vode.

Elektrokataliza zahtijeva dva katalizatora, katodu i anodu. Kada se stavi u vodu i napuni, na jednoj elektrodi i kisiku nastaje vodik i drugi plinovi. No, proces obično zahtijeva skupi metali da djeluju jednako učinkovito kao i katalizator Riceovog tima.

"Standard za evoluciju vodika je platina", rekao je Whitmire. "Koristimo materijale bogate Zemljom - željezo, mangan i fosfor - za razliku od plemenitih metala koji su puno skuplji."

Novi katalizator također zahtijeva manje energije, rekao je Whitmire. "Ako želite stvoriti vodik i kisik, morate staviti energiju, a što više stavite, to je manje komercijalno održivo", rekao je. "Želiš to učiniti na najmanju moguću količinu energije, to je korist od našeg materijala: Potencijalni (količina energije potrebna za pokretanje elektrokatalize) je mala i vrlo konkurentna s drugim materijalima, a niže ga možete dobiti, što bliže dolazite kako biste bili što učinkovitiji za cijepanje vode. "

Grafen, atom-debeli oblik ugljika, ključan je za zaštitu temeljnog nikla. Na nikalnoj pjeni se formira jedan do tri sloja grafena u kemijskoj peći za taloženje kemijske pare (CVD), a na njega se dodaju željezo, mangan i fosfor, također preko CVD-a i od jednog prekursora.

Testovi Baoovog laboratorija uspoređivali su nikalnu pjenu i fosfid sa srednjim i bez grafena i pronašli vodljivu grafensku otpornost otpuštanja naboja za reakcije vodika i kisika.

"Nikel je jedan od najboljih katalizatora za stvaranje grafena", izjavio je suautor autor Desmond Schipper, diplomirani student Rice. "U osnovi, koristimo nikal kako bismo poboljšali nikal." Rekao je da mangan dodaje i razinu zaštite.

Whitmire je rekao da je materijal skalabilan i trebao bi se naći u industrijama koje proizvode vodik i kisik ili solarni i vjetroenergetski objekti koji mogu koristiti elektrokatalizu za pohranu energije izvan vrhunca.

Također se može prilagoditi za proizvodnju drugih naprednih materijala. "Naša bi metoda mogla biti široko primjenjiva na veliki broj metalnih fosfidnih materijala za katalizatore - ne samo za cijepanje vode, nego za niz stvari", rekao je.

"Kritični faktor je da možemo napraviti fazno čiste materijale s različitim kompozicijama. Trenutno, ljudi imaju vrlo malo kontrole nad fazom na površini, a u mnogim slučajevima dobivaju mješavinu. ne znaju koja je faza zapravo odgovorna za katalizu, a s našim procesom mogu znati. "

menu
menu