Прорыв в электрохимии: потенциал электрода создал активные центры на полупроводнике

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Новость | Наука и космос

Ученые из Университета Ювяскюля обнаружили механизм, который позволяет получать зелёный водород с помощью полупроводниковых электродов. В основе открытия — поведение диоксида титана при изменении электрического потенциала. Когда потенциал снижается, отдельный атом титана на поверхности приобретает отрицательный заряд. Это запускает образование так называемых полярронов — локализованных центров заряда, которые и становятся активными площадками для реакции выделения водорода.

Автор: VCG Источник: www.gettyimages.in

Раньше считалось, что эффективные катализаторы для электролиза воды должны быть металлическими, часто с использованием дорогих элементов вроде платины. Новая работа показала, что полупроводники могут работать не хуже, а в некоторых аспектах и лучше. Профессор Каролийна Хонтала и старший преподаватель, научный сотрудник Академии, отметили, что полупроводниковые материалы позволяют задействовать более распространённые и доступные элементы, что критически важно для масштабирования технологии.

Команда применила метод атомного моделирования с постоянной внутренней плотностью функционала, чтобы отследить, как именно изменение потенциала электрода влияет на поверхность TiO₂. Расчёты, проведённые совместно с партнёрами, предсказали: локальные зарядовые центры — полярроны — возникают на поверхности оксида титана и катализируют реакцию выделения водорода. Чтобы подтвердить эти выводы, потребовались сложные эксперименты: фотоэлектрохимическая рамановская спектроскопия, электронно-резонансная спектроскопия in situ и операндо-фотоэлектронная спектроскопия. Хонтала подчеркнула, что эксперименты коллег были крайне трудоёмкими и длительными, однако именно они напрямую доказали: управление потенциалом электрода действительно создаёт полярроны на поверхности полупроводника, и эти центры запускают нужную реакцию.

Особенность открытия в том, что образование полярронов под контролем потенциала электрода — явление, ранее не описанное в электрохимии. На обычных металлических электродах такого не происходит. Исследователи полагают, что этот механизм можно будет использовать при проектировании новых катализаторов. Хонтала и Меландер указали, что полярроны позволяют полупроводниковым электродам обходить так называемые скейлинговые соотношения — эмпирические закономерности, которые на металлических поверхностях жёстко ограничивают максимально достижимую каталитическую активность. Обход этих ограничений открывает путь к принципиально новым подходам в дизайне материалов для водородной энергетики.

Источник: interestingengineering

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор детектора FNIRSI WD-02: проводка и арматура не скроется

Ремонт в доме, в квартире или в гараже чаще всего подразумевает сверление или штробление стен и потолков, но как не попасть в проводку или арматуру? Конечно есть множество разнообразных приборов...

Обзор беговых смарт-часов Amazfit Active 3 Premium: теперь ты знаешь свой порог лактата

Решил заняться бегом, а выбор программ в фитнес-часах ограничен? На помощь пришли Amazfit с беговыми смарт-часами Active 3 Premium, в которых есть 10 видов беговых тренировок и оценка порога лактата.

Как пополнить российской картой баланс любого мобильного оператора Египта и других стран

Недавно в приложении Сбера появилась возможность оплаты мобильной связи многих стран, в том числе Египта. Опробовал, действительно работает.

Любовь с первого взгляда: обзор маленького, но очень полезного пауэрбанка Ugreen PB727

Компания Ugreen давно уже выпускает различные средства для зарядки любых гаджетов. Не так давно мне отправили новинку — Ugreen PB727, который буквально стал для меня любовью с первого...

Тихий час 13:00–15:00 и иски за ремонт: как законно бороться с шумными соседями в Москве и Московской области

Шум в Москве и МО: лимиты 45–55 дБ, перерыв 13:00–15:00 и протоколы вместо бесед. Как взыскать 30 000 ₽ за моральный вред, если участковый бездействует, и почему новостройки — исключение.