Если бы можно было найти дешевый, стабильный и эффективный способ производства водорода из воды, экономия водородного топлива могла бы наконец стать реальностью.Ученые из Королевского технологического института KTH в Стокгольме теперь сообщают, что они открыли один серьезный барьер на пути использования этого возобновляемого источника энергии.Поскольку наиболее эффективными катализаторами электрохимического окисления или «расщепления воды» являются дорогие драгоценные металлы, исследовательская группа во главе с профессором KTH Личенг Сун является одной из многих во всем мире, ищущих более дешевые альтернативы.
Ранее Sun разработала молекулярные катализаторы окисления воды (Nature Chem. 2012, 4, 418) с эффективностью, приближающейся к эффективности естественного фотосинтеза.
На прошлой неделе его команда сообщила в Nature Communications, что она обнаружила, что новый материал, состоящий из обычных элементов, распространенных на Земле, может быть использован в качестве катализатора расщепления воды, что может помочь изменить экономику крупномасштабного производства водородного топлива.Исследователь Ке Фан говорит, что новый материал представляет собой однослойный двойной гидроксид с участием никеля и ванадия, который представляет собой современный электрокатализатор для окисления воды. По словам Фана, дешевый и высокоэффективный монослой никель-ванадий превосходит другие электрокатализаторы, состоящие из недрагоценных материалов. И он предлагает конкурентоспособную дешевую альтернативу катализаторам, которые основаны на более дорогих и ценных материалах, таких как оксид иридия (IrO2) или оксид рутения (RuO2).
«Впервые металл, ванадий, был использован для легирования гидроксида никеля с целью образования катализатора окисления воды, и он работает очень хорошо, даже превзойдя наши ожидания», — говорит Фан. «Несомненно, этот материал может значительно расширить сферу применения элементов из неблагородных металлов в электрокатализаторах и открыть новые области для расщепления воды».Одна из возможностей открытия — крупномасштабное производство водородного топлива с использованием катализатора Sun.По словам исследователя Хун Чена, материал имеет слоистую структуру с соединенными вместе однослойными никель-ванадиевыми кислородными многогранниками толщиной менее 1 нанометра.«Эта особенность монослоя не только увеличивает активную площадь поверхности, но также улучшает перенос электронов внутри материала», — говорит Чен.
Sun ожидает, что это исследование «откроет новую область недорогих катализаторов окисления воды, обладающих стабильностью и эффективностью, которые равны или даже превосходят некоторые из лучших на сегодняшний день катализаторов, включая RuO2 и IrO2».
