Brintenergi er ved at udvikle sig til en nøglefaktor for en ren og bæredygtig fremtid, da det tilbyder en nul-emissionsalternativ til fossile brændstoffer.
Selvom det er lovende, er storskala-produktion af brint stærkt afhængig af dyre platin-baserede katalysatorer, og derfor forbliver overkommelighed en stor udfordring for industrien.
For at overvinde dette har forskere fra Tokyo University of Science (TUS) udviklet en ny brintevolutionskatalysator, bis(diimino)palladium-koordinationsnanosheets (PdDI), som tilbyder platin-lignende effektivitet til en brøkdel af omkostningerne.
Det skriver Science Daily.
Nøgleproces i produktionen
Opdagelsen markerer et gennembrud i brintevolutionsreaktionen (HER) teknologi, som er en nøgleproces i produktionen af grøn brintenergi.
HER finder sted i processen med elektrokemisk opdeling af vand for at generere brint. HER-katalysator-elektroder, der traditionelt er lavet af platin, fremmer omdannelsen af den nysyntetiserede brint ([H]) - der dannes på elektrodes overfladen under vandsplitning - til brintgas (H2).
Selvom platin (Pt) som HER-katalysator er meget effektiv, øger dens knaphed og høje omkostninger signifikant produktionsomkostningerne, hvilket begrænser dens storskala anvendelse.
Ved at bruge en simpel synteseproces og begrænsede mængder af ædle metaller tilbød forskerteamet et meget effektivt alternativ til Pt-katalysatorer. Teamet fremstillede palladium-baserede nanosheets, der kunne maksimere den katalytiske aktivitet, samtidig med at de minimerede metalforbruget og dermed drastisk sænket omkostningerne ved H2-produktion.
"Udviklingen af effektive HER-elektrokatalysatorer er nøglen til bæredygtig H2-produktion. Bis(diimino)metal-koordinationsnanosheets, med deres høje ledningsevne, store overfladeareal og effektive elektronoverførsel, er lovende kandidater," siger hovedforsker Dr. Maeda og tilføjer: "Desuden reducerer deres sparsomme metalarrangement materialeforbruget. Her har vi med succes udviklet disse nanosheets ved hjælp af palladiummetal."
Lang holdbarhed
Et af de kritiske aspekter ved enhver katalysator er dens langtidsholdbarhed. Disse PdDI nanosheets viste fremragende holdbarhed, da de forblev intakte efter 12 timer under sure forhold, hvilket bekræftede deres egnethed til virkelige brintproduktionssystemer.
"Vores forskning bringer os et skridt tættere på at gøre H2-produktion mere overkommelig og bæredygtig, et vigtigt skridt mod at opnå en ren energi-fremtid," forklarer Dr. Maeda.
Som forskningen skrider frem, har teamet ved TUS til hensigt at optimere PdDI nanosheets yderligere for kommercialisering og dermed bidrage til udviklingen af et miljøvenligt brintsamfund.
