Ученые из Южной Кореи научились производить одновременно водород и кислород из одного атома

Корейский институт науки и технологий (KIST) объявил, что его исследовательская группа разработала технологию катализаторов для электролиза воды нового поколения. Эта технология объединяет одноатомный катализатор «Все в одном», управляемый с точностью до атомарного уровня, и электродную технологию без связующего.

Ключевой особенностью этой технологии является ее способность стабильно проводить реакции выделения водорода и кислорода одновременно на одном электроде.

Связующее, используемое для крепления катализатора к электроду, создавало проблемы, включая снижение электропроводности и отслоение катализатора при длительной эксплуатации.

Исследователи KIST использовали технологию точного контроля на атомном уровне для равномерного распределения атомов иридия (Ir) по поверхности многослойной подложки из двойного гидроксида (LDH) на основе марганца (Mn) и никеля (Ni), содержащей фитиновую кислоту. Эта стратегия заменила традиционное использование большого количества драгоценного металла иридия.

Благодаря максимальному количеству активных центров для реакций расщепления воды при минимальном содержании иридия, этот подход аналогичен равномерному распределению мелких песчинок по большой поверхности, а не по одному крупному камню.

В частности, единственный атом иридия действует как непосредственный активный центр реакции выделения водорода благодаря своему сильному взаимодействию с подложкой, одновременно повышая каталитические характеристики активного центра на основе никеля, где происходит реакция выделения кислорода.

Таким образом, одноатомный катализатор обладает бифункциональными каталитическими свойствами, проявляя подходящую реакционную способность для обеих реакций.

Кроме того, исследовательская группа применила метод непосредственного выращивания катализатора на поверхности электрода, что позволило получить структуру электрода, которая не требует отдельного связующего. Это значительно улучшило электропроводность и обеспечило долговечность.

Эта технология значительно сокращает использование драгоценных металлов в пределах 1,5% по сравнению с существующими катализаторами из драгоценных металлов, обеспечивая при этом выдающиеся характеристики как в реакциях выделения водорода, так и кислорода.

Ожидается, что это исследование внесет значительный вклад в коммерциализацию производства экологически чистого водорода и снижение затрат на производство водорода в будущем.

Источник: scienmag