Gennembrud i sur vandelektrolyse via rutheniumbaserede katalysatorer

Brintbrændstof er rent, vedvarende og med høj effektivitet. Vandelektrolyse er en ideel måde at producere brint på, alligevel kræver det aktive og stabile katalysatorer, der gør denne proces mere effektiv og billigere. Uden egnede katalysatorer, at omdanne vand til brændstof virker kun for godt til at være sandt.

Heldigvis, en nylig undersøgelse bringer denne drøm nærmere. Professor Wu Yuens team fra University of Science and Technology of China (USTC) har med succes forberedt en slags Ruthenium-enkeltatom-legeringskatalysator, hvilket i høj grad accelererer processen med vandelektrolyse med lavere overpotentiale (220 mV).

Gruppen har med succes forberedt en enkelt atom Ruthenium (Ru) katalysator ved overfladedefekt engineering for at fange og stabilisere enkelte atomer. Enkeltatom Ru-katalysatoren leverer et 90 mV lavere overpotentiale for at nå en strømtæthed på 10 mA/cm ² , og en størrelsesorden med længere levetid end kommerciel RuO ₂ .

I dette studie, forskere konstruerede en række legeringsunderstøttede Ru1 ved hjælp af forskellige PtCu-legeringer gennem sekventiel syreætsning og elektrokemisk udvaskning. De fandt også en vulkanrelation mellem oxygen evolution -reaktion (OER) aktivitet og gitterkonstanten i PtCu -legeringerne. Densitet funktionelle teori undersøgelser afslører, at trykbelastningen af ​​Pt-skin shell ingeniører den elektroniske struktur af Ru1, tillader optimeret binding af oxygenarter og bedre modstand mod overoxidation og opløsning.

Sammenlignet med Iridium-baserede systemer, som har bedre opløsningsmodstand, Ru-baserede har mere rigelige reserver og er blevet vurderet til at være en mere aktiv OER-katalysator på grund af dets lavere overpotentiale.

Denne forskning gør brintproduktion gennem vandelektrolyse lettere og mere effektiv, og giver folk mulighed for at se brints store potentiale som en alternativ ny energi i fremtiden.

Alligevel, indtil nu, stabilitetsproblemet med katalysator er ikke blevet fuldstændig løst. "Der er stadig mange udforskninger tilbage for at forbedre reaktionssystemet yderligere, og vi vil fortsætte med at designe eksperimenter og forsøge at finde den bedste måde at øge aktiviteten og stabiliteten af ​​katalysatorer." sagde ph.d. YAO.