Открит е революционен икономичен и екологичен начин за производство на зелен водород
Учените са създали бифункционален катализатор за електролиза на вода за високоефективно и устойчиво произвеждане на екологично чист водород. Катализаторът показва устойчивост даже в доста нападателна киселинна среда – той работи устойчиво даже след 100 часа. Благодарение на потреблението на рутений, силиций и волфрам катализаторът е по-икономичен от стандартните катализатори от платина и иридий. Освен това той отделя доста по-малко парникови газове.
Производството на зелен водород посредством електролиза на вода се смята за основна технология за реализиране на въглеродна индиферентност. По време на този развой водата се разгражда на съставните си детайли – водород (H2) и О2 (O2) – под въздействието на електрически ток. Това разрешава производството на екологично чист водород без излъчвания на въглероден диоксид. Като катализатори се употребяват платина и иридий, само че те са с лимитирани запаси и висока цена.
Изследователският екип от Националния институт за просвета и технологии в Улсан и Корейския институт за съвременни технологии се концентрира върху намирането на други възможности на катализаторите от благородни метали, които са постоянни в киселинна среда. Рутеният притегля вниманието на учените, защото е екологично чист метал с релативно ниски индустриални разноски и понижени излъчвания на парникови газове спрямо платината и иридия. Въпреки това комерсиализацията му стана проблематична заради по-ниската му каталитична интензивност спрямо платината и лимитираната непоклатимост спрямо иридия.
За да преодолее тези ограничавания, изследователският екип е създал катализатор на основата на рутений, силиций и волфрам. Учените са подобрили функционалността на рутениевия катализатор, който нормално демонстрира ниска непоклатимост както при реакциите на добиване на водород, по този начин и на О2. В резултат на това екипът показва капацитета на този катализатор да бъде бифункционален. Тоест да може да взе участие дейно и в двете реакции.
Новият катализатор съдържа волфрам и силиций към атома на рутения. Това усъвършенства способността му да форсира реакцията посредством по-ефективно адсорбиране на протоните върху повърхността на катализатора. Новият катализатор показва по-голяма интензивност в реакцията на обособяване на водород спрямо наличните в комерсиалната мрежа платинови катализатори. Освен това тъничък филм от волфрам с дебелина 5-10 nm защищава рутеновия каталитичен център, като усъвършенства неговата непоклатимост.
Изследователите са провели опит за стабилността на катализатора. Използвайки киселинен електролит (с киселинност 0,3), те са приложили ток от 10 mA към електрода. Разработеният катализатор показва постоянна работа даже след 100 часа.
Разработката може да размени скъпите платина и иридий. Очаква се катализаторът да се употребява в системите за произвеждане на чист водород, като да вземем за пример PEM електролизерите, защото може да се синтезира елементарно и се държи устойчиво даже при нападателни киселинни условия.
