Продажа катализаторов уже не та: ученые уменьшили количество платины в них и увеличили выход водорода

Китайские исследователи разработали новый катализатор с графеновым покрытием и сверхнизким содержанием платины, обеспечивающий высокоэффективное производство «зеленого» водорода в промышленных масштабах.

В крупномасштабном производстве «зеленого» водорода ключевую роль играет процесс электролиза воды с использованием протонообменной мембраны. Наиболее распространенным материалом, используемым вместе с углеродом, является платина, которая выступает в качестве катодного катализатора. Платина эффективно связывает водород и обладает высокой устойчивостью к кислым средам. Однако использование большого количества платины делает производство водорода таким образом очень дорогостоящим и ограничивает его широкое использование.

Группа китайских исследователей под руководством профессора Дехуэй Дэна и профессора Лян Юй из Далянского института химической физики (DICP) Китайской академии наук (CAS) работала с профессором Цзюньлином Лу из Китайского университета науки и технологий и профессором Хунмэй Юй из DICP над разработкой катализатора с высокой эффективностью и стабильностью для использования в производстве кислотного водорода. Ученым удалось создать уникальный катализатор типа «кольчуга», состоящий из наносплава кобальта и никеля, который разместили в одном слое графена.

Ученые выяснили, что перенос электронов из сплава кобальта и никеля происходит в окружающий углеродный слой. Этот процесс в сочетании с электронным взаимодействием 3d-2p приводит к накоплению на поверхности графена неравномерного распределения π-электронных состояний, что играет решающую роль в улучшении каталитических свойств.

После осаждения отдельных атомов платины с использованием метода атомно-слойного осаждения, обогащенные асимметричные π-электроны