В последние годы водород привлекает внимание как потенциальный источник чистой энергии, поскольку он сгорает без вредных для климата выбросов. Однако традиционные методы производства водорода имеют значительный углеродный след, а более чистые методы являются дорогостоящими и технически сложными.
Теперь исследователи сообщают о значительном достижении – двухэлектродном катализаторе, который использует одно соединение для эффективного производства водорода и кислорода как из морской, так и из пресной воды. Предыдущие попытки создания таких бифункциональных катализаторов для разделения воды на водород и кислород обычно приводили к низкой эффективности выполнения одной из двух функций. Использование двух отдельных катализаторов работает, но увеличивает стоимость производства катализатора.
В статье, опубликованной в журнале Energy & Environmental Science, исследователи из Хьюстонского университета, Китайского университета Гонконга и Центрально-китайского нормального университета сообщают об использовании соединения никеля/молибдена/азота, модифицированного небольшим количеством железа и выращенного на никелевой пене, для эффективного производства водорода, а затем, в процессе электрохимической реконструкции, вызванной циклическим напряжением, преобразованного в соединение, вызывающее столь же мощную реакцию высвобождения кислорода.
Исследователи заявили, что использование одного соединения как для реакции выделения водорода (HER), так и для реакции выделения кислорода (OER), хотя и несколько измененного в процессе реконструкции, не только делает расщепление воды более доступным, но и упрощает инженерные задачи.
Большинство материалов лучше всего подходят для HER или OER, но для завершения химической реакции и получения водорода из воды необходимы обе реакции. Чжифэн Рен, директор Техасского центра сверхпроводимости при UH и автор-корреспондент статьи, сказал, что новый катализатор не только обеспечивает эффективность одного катализатора, но и одинаково хорошо работает в морской и пресной воде.
“По сравнению с существующими катализаторами, этот катализатор находится на одном уровне с лучшими из когда-либо зарегистрированных”, – подчеркнул ученый.
Используя щелочную морскую воду и работая в квазипромышленных условиях, катализатор обеспечил плотность тока в 1000 миллиампер/сантиметр квадратный, используя всего 1,56 вольт в морской воде, оставаясь стабильным в течение 80 часов испытаний.
