Стремление воплотить в реальность широкое использование возобновляемых источников энергии с периодическим использованием сделало шаг вперед благодаря новым исследованиям экспертов из Университета Аделаиды, которые повышают эффективность катализаторов на основе иридия.
«В настоящее время коммерческим катализаторам на основе оксида иридия трудно одновременно достичь высокой активности и стабильности при электролизе воды с протоннообменной мембраной (PEMWE)», — сказал доцент Университета Аделаиды Яо Чжэн, научный сотрудник ARC Future, Школа химической инженерии.
«Мы обнаружили, что механизм взаимодействия воды с решеткой — способ расположения молекул воды в определенном порядке — повышает эффективность катализатора из оксида иридия на 5-12%, что приводит к более высокой выработке энергии при меньшем потреблении энергии.
«Расщепление воды с использованием PEMWE является многообещающим методом получения экологически чистого водорода. Однако можно использовать только электрокатализаторы на основе иридия, поскольку этот элемент способен выдерживать суровые кислотные условия, возникающие во время реакции.»
Использование возобновляемой электроэнергии является одним из наиболее привлекательных решений для производства экологически чистого водорода, особенно с использованием технологии PEMWE, которая может работать с быстрым откликом и высокой плотностью тока. Водород был описан как топливо будущего с низким уровнем выбросов.
Иридий — один из самых редких элементов на Земле. В природе он встречается в несвязанном виде в донных отложениях, которые были отложены реками. Он извлекается промышленным путем как побочный продукт рафинирования никеля. В земной коре существует очень тонкий слой иридия. Южная Африка является крупнейшим производителем иридия.
«Поскольку мировое производство иридия очень ограничено, очень важно уменьшить количество, используемое в этих типах катализаторов», — сказал доцент Чжэн.
«Благодаря механизму обмена кислорода с помощью решетки и воды, который демонстрирует возможность повышения эффективности и стабильности в электролизере воды с протонообменной мембраной, количество иридия может быть уменьшено, а стоимость производства экологически чистого водорода может быть эффективно снижена.
«Наши результаты не только подтверждают жизнеспособность анодного катализатора на основе иридия с низкой загрузкой для PEMWE, но и дают новые идеи по модификации механизма кислородного обмена для создания высокоэффективного катализатора реакции выделения кислорода (OER).
«С помощью более дешевого экологически чистого водорода можно было бы как можно скорее построить углеродно-нейтральное общество и эффективно уменьшить связанные с ним климатические проблемы».
Работа команды была проделана на фундаментальном уровне. Необходимо провести дальнейшие исследования о том, как расширить масштабы нового синтеза. Их результаты опубликованы в журнале Science Advances.
