Belægning af molybdæn forbedrer effektiviteten af ​​katalysatorer til fremstilling af brint

En ny molybdæn-belagt katalysator, der effektivt kan spalte vand i sure elektrolytter, er udviklet af forskere ved KAUST og kan hjælpe med effektiv produktion af brint.

Når man brænder, brint omdannes til vand og varme for at skabe en helt ren strømkilde. Dermed, i jagten på grønnere strøm, der er et presserende behov for et bæredygtigt og effektivt middel til at producere det. En måde er at spalte vand ved hjælp af en proces kendt som fotokatalytisk brintudvikling:vandmolekyler opdeles i brint og oxygen ved kun at bruge sollys til at give den nødvendige energi. I denne forstand, brint fungerer som et middel til at lagre solenergi.

Forskere søger efter måder at forbedre denne vandspaltningsreaktion ved at udvikle en optimal katalysator. Mens mange forskellige materialer er blevet prøvet, de påvirkes normalt negativt af den ilt, der også dannes ved siden af ​​brinten under processen. De to gasformige produkter kan let rekombinere tilbage til vand på grund af omvendte vanddannende reaktioner, hæmmer produktionen af ​​brint.

Angel Garcia-Esparza og Tatsuya Shinagawa-to tidligere KAUST Ph.D. studerende som førende forskere overvåget af lektor i kemividenskab Kazuhiro Takanabe - samarbejdede med andre kolleger fra Catalysis Center og andre specialister på universitetet for at skabe en hydrogenudviklingsreaktionskatalysator, der både er syretolerant og selektivt forhindrer den vandreformerende reaktion1 .

"Udviklingen af ​​syre-tolerante katalysatorer er en vigtig udfordring, fordi de fleste materialer ikke er stabile og hurtigt nedbrydes under de sure forhold, der er gunstige for brintgenerering, " siger Garcia-Esparza.

Fordi opløsningens surhedsgrad var afgørende for materialets stabilitet, holdet tog sig tid til at etablere det optimale pH-niveau mellem 1,1 og 4,9. De elektrocoatede derefter molybdæn på en standard platinelektrodekatalysator i en mildt sur opløsning.

Sammenligning af fotokatalysatorens ydelse med og uden molybdænbelægning, holdet viste, at uden molybdæn faldt brintproduktionshastigheden til sidst på et plateau efter 10 timers drift under belysning af ultraviolet lys. Imidlertid, introduktionen af ​​molybdæn forhindrede dette fald i ydeevnen. Forskerne mener, at det skyldes, at molybdæn fungerer som en gasmembran, forhindrer ilt i at nå platinet og forstyrrer dets katalytiske ydeevne.

"Den største udfordring for de fleste katalysatorer er den langsigtede stabilitet af materialerne" forklarede Garcia-Esparza. "Så det er et vigtigt skridt at have et syre-tolerant materiale, der er i stand til at forhindre den vanddannende tilbagereaktion, der bremser vandspaltning."

"Alligevel, vi er stadig langt fra en kommerciel enhed, og der skal arbejdes mere, sagde Garcia-Esparza.