Designstrategi på molekylært niveau kan være nøglen til at øge kommerciel brintproduktion

Vores overdrevne forbrug af fossile brændstoffer er ansvarlige for nogle af de store samfundsmæssige udfordringer, vi står over for, fra klimaændringer til forurening. Brint betragtes som et grønt alternativ til fossile brændstoffer, og alkalisk vandelektrolyse viser sig at være en attraktiv teknologi til storskala kommercialisering af brintproduktion.

Imidlertid er nuværende industrielle anvendelser af elektrokatalytisk vandspaltning begrænset af det høje overpotentiale af oxygenudviklingsreaktionen (OER); en vigtig elektrokemisk reaktion i processen. Dette gælder især, når der arbejdes ved høje elektriske strømtætheder (500-1000 mA cm ^-2 ). I en undersøgelse offentliggjort i Green Energy &Environment , beskriver en gruppe forskere fra Kina en proces, de har udviklet for at løse denne udfordring.

Prof. Yunfei Bu fra Kinas Nanjing University of Information Science and Technology ledede forskningen. Han forklarer, at "fordi OER involverer fire komplekse proton-elektron-koordinationsoverførselstrin i alkaliske medier, er niveauet af proton/elektron-overførsel, du kan opnå, begrænset. For at imødekomme det, konstruerede vi en enkel og skalerbar protonacceptorstrategi, som reducerer størrelsen af protonacceptorerne til molekylært niveau og integrerer dem i hele katalysatoren."

Yaobin Wang, en ph.d. studerende på samme universitet, kom med den nye metode, og ifølge medforfatter Dr. Feng Li, professor ved Kinas Fudan University, er grunden til, at det fungerer så godt, at "designet på molekylært niveau øger den direkte forbindelse mellem overfladeprotonacceptoren og bæreren, og løser de eksisterende problemer omkring en lang overførselsvej, begrænset grænseflade og løs kontakt. Dette resulterer i forbedret protonoverførselskinetik under høj strøm."

Undersøgelsen evaluerede også vandelektrolyseydelsen af ​​katalysatoren under praktiske forhold ved at bruge en membranelektrodesamling. Ifølge forskerne kan elektrolysatoren opnå en høj strømtæthed på 500 mA cm ^-2 eller endda 1000 mA cm ^-2 ved lavt overpotentiale, og den samlede Faraday er tæt på 96%.

Prof. Bu konkluderer, at "denne nye strategi viser store anvendelsesmuligheder i praktiske vandelektrolyseanordninger og industrielle applikationer med høj strøm. Derudover har denne funktionelle modifikation på molekylært niveau potentiale til at blive udvidet til mere katalytiske felter." + Udforsk yderligere

Ny metode øger syngasgenerering fra biopolyoler