Прогресс в водородной энергетике: инженеры исследовательской группы разработали катализатор с увеличенной в 7,9 раз каталитической активностью

к Амир Хусейн
7 Комментарии
Hybrid Nanocatalyst

Ученые разработали новейший нанокатализатор на основе платины, значительно повышающий эффективность производства водорода. Этот современный гибридный катализатор демонстрирует повышенный уровень активности и стабильности, что делает его особенно полезным для транспортных средств, работающих на водороде.

Данные, предоставленные Министерством земли, инфраструктуры и транспорта Кореи, показывают, что по состоянию на 2022 год было зарегистрировано около 30 000 автомобилей, работающих на водородном топливе, что на 300% больше, чем в 2018 году. Однако в настоящее время в стране имеется всего 135 водородных заправочных станций.

Для дальнейшего продвижения водорода в качестве жизнеспособного альтернативного источника энергии, особенно для автомобильной промышленности, крайне важно снизить себестоимость водорода. В основе этой цели лежит повышение эффективности процесса выделения водорода посредством электролиза, в результате которого водород получается из воды.

Оглавление

Значительный прогресс в производстве водорода

Совместная исследовательская группа, в которую входят профессор Ин Су Ли, профессор-исследователь Сумен Дутта и Пён Су Гу с химического факультета Университета науки и технологий Пхохана (POSTECH), недавно добилась заметного повышения эффективности производства водорода. Это стало возможным благодаря созданию инновационного платинового нанокатализатора.

Работа команды была задокументирована в Angewandte Chemie, престижном академическом журнале, посвященном химии.

Технические проблемы и инновации в производстве катализаторов

Точное осаждение различных материалов в определенных местах на поверхности наноразмерного катализатора сопряжено с трудностями. Незапланированные отложения могут блокировать активные центры катализатора или мешать его предполагаемым функциям. Эта проблема затруднила одновременное размещение никеля и палладия на одной подложке. Никель активирует расщепление воды, а палладий способствует превращению ионов водорода в молекулы водорода.

Чтобы решить эти проблемы, исследователи создали инновационный нанореактор, позволяющий точно контролировать места осаждения металлов на 2D-нанокристалл. Кроме того, они разработали процесс наноразмерного осаждения, позволяющий покрывать различные грани 2D-нанокристалла платины различными материалами. Это привело к изобретению трехметаллического гибридного катализатора «платина-никель-палладий», полученного путем последовательного осаждения покрытия плоской поверхности и краев 2D-нанокристалла платины тонкими пленками палладия и никеля.

Повышенная эффективность гибридного катализатора

Разработанный катализатор имел отдельные интерфейсы никель/платина и палладий/платина, стратегически разработанные для улучшения расщепления воды и образования молекул водорода соответственно. В результате синергетическое действие этих различных процессов заметно улучшило выделение водорода посредством электролиза.

Последующие результаты исследований показали, что этот новый гибридный нанокатализатор из трех металлов продемонстрировал каталитическую активность, которая в 7,9 раз превышала активность стандартного платино-углеродного катализатора. Кроме того, катализатор продемонстрировал замечательную стабильность, поддерживая высокий уровень каталитической активности даже после 50 часов непрерывной реакции, эффективно решая проблемы функционального взаимодействия или столкновений между различными гетерограницами.

Заключительные замечания следственной группы

Профессор Ин Су Ли, который возглавил исследование, поделился своим обнадеживающим прогнозом, заявив: «Мы эффективно преодолели технологические проблемы для создания гармоничных гетероинтерфейсов на гибридном материале». Он уточнил: «Я ожидаю, что результаты этих исследований внесут большой вклад в проектирование и разработку каталитических материалов, специально оптимизированных для реакций, связанных с водородом».

Исследование проводилось при финансовой поддержке Программы ведущих исследователей Национального исследовательского фонда Кореи. Результаты были опубликованы 19 июня 2023 года в международном издании Angewandte Chemie с DOI: 10.1002/anie.202307816.

Часто задаваемые вопросы (FAQ) о гибридном нанокатализаторе

Каков основной фокус исследований, проводимых Университетом Пхохана?

Основное внимание уделяется разработке гибридного нанокатализатора на основе платины, который значительно повысит эффективность производства водорода. Это исследование направлено на улучшение каталитической активности и стабильности катализатора, что сделает водород более жизнеспособным источником энергии, особенно для автомобильной промышленности.

Кто были ключевыми исследователями, участвовавшими в этом исследовании?

Ключевыми участвовавшими исследователями были профессор Ин Су Ли, профессор-исследователь Соумен Дутта и Пён Су Гу. Они связаны с химическим факультетом Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH).

Где были опубликованы результаты исследования?

Результаты были опубликованы в Angewandte Chemie, уважаемом академическом журнале, специализирующемся на области химии.

С какими проблемами столкнулись исследователи при разработке катализатора?

Выборочное осаждение различных материалов в определенных местах поверхности катализатора представляло собой серьезную проблему. Команде необходимо было решить такие проблемы, как непреднамеренные отложения, которые могли блокировать активные центры или вызывать функциональные помехи между различными задействованными материалами.

Какие инновационные методы использовались в этом исследовании?

Исследователи использовали новый нанореактор и процесс тонкого осаждения, чтобы контролировать расположение металлов, осажденных на плоский двумерный нанокристалл. Они успешно нанесли никель и палладий на нанокристалл платины последовательным образом, что привело к созданию гибридного катализатора из трех металлов.

Насколько значительным было улучшение каталитической активности?

Трехметаллический гибридный нанокатализатор продемонстрировал увеличение каталитической активности в 7,9 раза по сравнению с традиционным платиноуглеродным катализатором. Это представляет собой существенное повышение эффективности производства водорода.

Каковы потенциальные применения этого исследования?

Основное применение — в транспортных средствах, работающих на водороде, поскольку усовершенствованный катализатор может сделать производство водорода более эффективным и экономически выгодным. Это также имеет более широкие последствия для энергетической устойчивости.

Какую поддержку получило исследование?

Исследование проводилось при финансовой поддержке Программы ведущих исследователей Национального исследовательского фонда Кореи.

Каковы перспективы на будущее по мнению профессора Ин Су Ли?

Профессор Ин Су Ли надеется, что результаты исследований внесут значительный вклад в разработку каталитических материалов, оптимизированных специально для реакций, связанных с водородом.

Стабилен ли гибридный нанокатализатор при длительном использовании?

Да, новый катализатор продемонстрировал замечательную стабильность, сохраняя высокий уровень каталитической активности даже после 50 часов непрерывной реакции, эффективно решая проблемы функциональных взаимодействий или столкновений между различными гетероинтерфейсами.

Подробнее о гибридном нанокатализаторе

Вам также может понравиться

7 Комментарии

Майк О'Брайен 1ТП2Т - 1ТП3Т

Читая подобные материалы, я вселяю надежду на будущее чистой энергетики. просто хотелось бы, чтобы исследования быстрее превратились в реальные решения.

Отвечать
Линда Джонсон 1ТП2Т - 1ТП3Т

Впечатляющее исследование, конечно. Но как насчет стоимости? Если это неэкономично, то оно не будет работать, каким бы эффективным оно ни было.

Отвечать
Сара Уильямс 1ТП2Т - 1ТП3Т

Как человек, занимающийся устойчивой энергетикой, я очень воодушевлен этим. Но все же в Корее всего 135 водородных станций? Им предстоит пройти долгий путь.

Отвечать
Тимоти Грин 1ТП2Т - 1ТП3Т

Профессор Ин Су Ли настроен оптимистично. надеюсь, его работа проложит путь к дальнейшим достижениям. Нам это нужно сейчас больше, чем когда-либо.

Отвечать
Эмили Дэвис 1ТП2Т - 1ТП3Т

Так они сделали новый катализатор? это довольно круто, но как скоро мы увидим это на рынке? Кажется, это может занять годы.

Отвечать
Джон Смит 1ТП2Т - 1ТП3Т

Вау, это революционная вещь. не могу поверить, что они добились увеличения активности в 7,9 раз. это может изменить правила игры для водородных автомобилей.

Отвечать
Роберт Кларк 1ТП2Т - 1ТП3Т

Я очарован проблемами, с которыми они столкнулись при разработке катализаторов. Показывает, что это не так просто, как мы думаем. Слава команде Pohang U!

Отвечать

Оставить комментарий

* Используя эту форму, вы соглашаетесь с хранением и обработкой ваших данных на этом сайте.

1ТП1Т — веб-ресурс, посвященный предоставлению актуальной информации о быстро меняющемся мире науки и технологий. Наша миссия — сделать науку и технологии доступными для всех через нашу платформу, объединяя экспертов, новаторов и ученых, чтобы поделиться своими знаниями и опытом.

Подписаться

Подпишитесь на мою рассылку, чтобы получать новые сообщения в блоге, советы и новые фотографии. Давайте оставаться в курсе!

© 2023 1ТП1Т

ru_RUРусский