Исследователи из Корейского института стандартов и науки (KRISS) совершили значительный прорыв в области производства экологически чистого водорода. Команда учёных успешно разработала высокоэффективный катализатор на основе неблагородных металлов для использования в процессе электролиза воды с анионообменной мембраной (AEM).

Новый катализатор представляет собой инновационное решение, созданное путём внедрения небольшого количества рутения в структуру диоксида молибдена с никель-молибденом (MoO2-Ni4Mo). Хотя диоксид молибдена обладает высокой электропроводностью, его применение в качестве катализатора для электролиза воды ранее было ограничено из-за разрушения в щелочной среде.

Катализаторы для электролиза воды AEM, разработанные KRISS. Источник: Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS)

Благодаря тщательному структурному анализу учёные установили, что основной причиной деградации является адсорбция гидроксид-ионов (OH-) на диоксиде молибдена. На основе этих данных они разработали метод внедрения рутения в оптимальной пропорции, что позволило предотвратить разрушение диоксида молибдена. Полученные наночастицы рутения размером менее 3 нанометров образуют тонкий слой на поверхности катализаторов, повышая их долговечность.

Испытания показали впечатляющие результаты: новый катализатор демонстрирует в четыре раза большую долговечность и более чем шестикратное увеличение активности по сравнению с существующими коммерческими материалами. При интеграции с тандемным перовскит-кремниевым солнечным элементом катализатор достиг эффективности преобразования солнечной энергии в водород на уровне 22,8%, что подчёркивает его высокую совместимость с возобновляемыми источниками энергии.

Особенно важно, что катализатор показал высокую активность и стабильность при работе с солёной водой, производя высококачественный водород. Это свойство может значительно снизить затраты, связанные с опреснением воды при производстве «зелёного» водорода.

Главный исследователь группы метрологии новых материалов KRISS, доктор Сун Хва Парк отметила: «В настоящее время для производства «зелёного» водорода требуется очищенная вода, но использование морской воды может существенно снизить затраты на опреснение. Мы планируем продолжить исследования в этом направлении».

Подробнее на iXBT