• لینک مرتبط:تولید بهینه تر هیدروژن با فوتوکاتالیست ها
• بیشتر بدانید:ابداع جایگزین سبزتر برای سوخت‌های فسیلی با تولید هیدروژن از آب و نور
• بیشتر بخوانید:دانشمندان راهی مؤثر برای تهیه سوخت برای موتورهای هیدروژنی پیدا کردند

توسعه الکتروکاتالیست مقرون به صرفه برای تولید هیدروژن

کلید ارتقای اقتصاد هیدروژنی که توسط خودروهای هیدروژنی ارائه می‌شود، تولید هیدروژن برای تولید برق با قیمت مناسب است.

 روش‌های تولید هیدروژن شامل جذب هیدروژن حاصل از محصولات جانبی، اصلاح سوخت‌های فسیلی و الکترولیز آب است.

الکترولیز آب به طور خاص یک روش سازگار با محیط زیست برای تولید هیدروژن است که در آن استفاده از کاتالیزور مهمترین عامل در تعیین راندمان و رقابت قیمتی است.

با این حال، دستگاه‌های الکترولیز آب به یک کاتالیزور پلاتین (Pt) نیاز دارند که در سرعت بخشیدن به واکنش تولید هیدروژن و افزایش دوام طولانی مدت، عملکرد بی‌نظیری از خود نشان می‌دهد، اما هزینه بالایی دارد و در مقایسه با سایر روش‌ها از نظر قیمتی، رقابت کمتری دارد.

دستگاه‌های الکترولیز آب وجود دارند که از نظر الکترولیتی که در آب حل می‌شود و اجازه عبور جریان را می‌دهد، متفاوت هستند.

به عنوان مثال، دستگاهی که از غشای تبادل پروتون (PEM) استفاده می‌کند، حتی با استفاده از کاتالیزور ساخته شده از فلز واسطه به جای کاتالیزور گران‌قیمت مبتنی بر پلاتین، سرعت بالایی از واکنش تولید هیدروژن را نشان می‌دهد.

 به همین دلیل، تحقیقات زیادی در مورد این فناوری برای اهداف تجاری‌سازی انجام شده است.

در حالی که تحقیقات بر دستیابی به فعالیت واکنش بالا متمرکز بوده است، تحقیقات در مورد افزایش دوام فلزات واسطه که به راحتی در محیط الکتروشیمیایی دچار خوردگی می‌شوند، نسبتاً مورد غفلت قرار گرفته است.

موسسه علوم و فناوری کره (KIST) اعلام کرد که تیمی به سرپرستی دکتر سونگ‌جونگ‌یو از مرکز تحقیقات پیل سوختی هیدروژنی، کاتالیزوری از جنس فلز واسطه با پایداری بلندمدت ساخته است که می‌تواند با غلبه بر مشکل دوام کاتالیزورهای غیر پلاتینی، راندمان تولید هیدروژن را بدون استفاده از پلاتین بهبود بخشد.

تیم تحقیقاتی مقدار کمی تیتانیوم (Ti) را از طریق فرآیند اسپری پیرولیز به فسفید مولیبدن (MoP)، یک فلز واسطه کم‌هزینه، تزریق کردند.

 از آنجا که مولیبدن ارزان و نسبتاً آسان برای کار است، به عنوان کاتالیزور برای دستگاه‌های تبدیل و ذخیره انرژی استفاده می‌شود، اما نقطه ضعف آن این است که به راحتی خورده می‌شود زیرا در برابر اکسیداسیون آسیب‌پذیر است.

در مورد کاتالیزور توسعه‌یافته توسط تیم تحقیقاتی KIST، مشخص شد که ساختار الکترونیکی هر ماده در طول فرآیند سنتز کاملاً بازسازی شده و منجر به همان سطح فعالیت واکنش تکامل هیدروژن (HER) با کاتالیزور پلاتین شده است.

 تغییرات در ساختار الکترونیکی، مشکل خوردگی بالا را برطرف کرده و در نتیجه دوام را در مقایسه با کاتالیزورهای مبتنی بر فلزات واسطه موجود، 26 برابر بهبود بخشیده است. انتظار می‌رود این امر تجاری‌سازی کاتالیزورهای غیر پلاتینی را تا حد زیادی تسریع کند.

دکتر یو از KIST گفت: «این مطالعه از این جهت اهمیت دارد که پایداری سیستم الکترولیز آب مبتنی بر کاتالیزور فلزات واسطه را بهبود بخشیده است، که بزرگترین محدودیت آن بوده است.

 امیدوارم این مطالعه که راندمان واکنش تکامل هیدروژن کاتالیزور فلزات واسطه را به سطح کاتالیزورهای پلاتین افزایش داده و همزمان پایداری را بهبود بخشیده است، به تجاری‌سازی زودهنگام فناوری تولید انرژی هیدروژن سازگار با محیط زیست کمک کند.»

 

تاریخ:1404/5/26

مهسا نعمتی