Za rozwiązaniem opisanym na łamach Advanced Energy Materials stoją naukowcy z Korei Południowej. Jak wyjaśniają, wymyślona przez nich koncepcja powinna doprowadzić do poprawy odwracalności i trwałości elektrod. Wykorzystali w tym celu dwufunkcyjne katalizatory ze stopu platyny i niklu o strukturze oktaedrycznej. Takowe zapewniają zarówno reakcje redukcji, jak i wytwarzania tlenu.
Czytaj też: Zrównoważona energetyka na wyspach to nie bajka. Klucz może drzemać w oceanie
Katalizatory dwufunkcyjne mogą dostarczać wodoru i tlenu z wody przy użyciu jednego katalizatora. Obecnie stosuje się natomiast inne podejście, w którym katalizatory są dwa, co prowadzi do wzrostu kosztów. Wdrożenie proponowanego rozwiązania prowadziłoby więc do obniżenia cen i zwiększenia wydajności całego procesu. Byłoby to oczywiście ogromnym impulsem do wprowadzenia technologii wodorowej na szeroką skalę.
Niestety, rzeczywistość pokazuje, iż trudno jest znaleźć rozwiązanie idealne. Bo choć katalizatory dwufunkcyjne faktycznie zapewniają przewagę nad innymi rozwiązaniami, to zarazem mają swoje ograniczenia. Po każdej reakcji prowadzącej do powstania wodoru i tlenu spada wydajność innych reakcji, co jest podyktowane zmianami strukturalnymi w materiale elektrody. Wyjściem z sytuacji byłoby zapewnienie odwracalności i trwałości – taki właśnie cel postawili sobie członkowie zespołu badawczego.
Dzięki nowemu rozwiązaniu naukowcy zamierzają produkować wodór taniej i z zachowaniem wysokiej wydajności
Jak badacze chcieli tego dokonać? Postawili na syntezę katalizatorów stopowych o różnych strukturach poprzez mieszanie platyny i niklu. Te cechują się wysoką wydajnością w reakcjach redukcji i wytwarzania tlenu, dlatego stanowiły świetnych kandydatów. W toku prowadzonych eksperymentów autorzy dowiedli, iż oddziaływanie nikiel-platyna cechuje się najwyższą aktywnością w strukturze oktaedrycznej, natomiast katalizatory stopowe wypadały zdecydowanie lepiej od monolitów platynowych i niklowych oddelegowanych do reakcji redukcji oraz wytwarzania tlenu.
Czytaj też: Lasery utorują drogę do nieograniczonego źródła energii. Pierwsze efekty są już widoczne
Według naukowców z Korei Południowej sprawcą całego zamieszania, tj. winnym spadku wydajności był tlenek platyny. Znaleźli sposób na jego redukowanie do platyny, a obserwacje z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego wykazały przywrócenie kształtu katalizatora i ponad dwukrotne wydłużenie czasu pracy. Jeśli doniesienia o zachowaniu dotychczasowej wydajności przy jednoczesnym zmniejszeniu kosztów produkcji się potwierdzą, to będzie można mówić o wielkim sukcesie inżynierów zajmujących się technologiami związanymi z produkcją paliwa wodorowego.
