Katalysatorer i atomare skala kan producere billig brint

Forskere ved North Carolina State University har vist, at en etatom tyk film af molybdænsulfid (MoS ₂ ) kan fungere som en effektiv katalysator til dannelse af brint. Værket åbner en ny dør for produktion af billig brint.

Brint har et stort løfte som energikilde, men produktionen af ​​brint fra vandelektrolyse – frigørelse af brint fra vand med elektricitet – er i øjeblikket i høj grad afhængig af brugen af ​​dyre platinkatalysatorer. Den nye forskning viser, at MoS2 atomisk tynde film også er effektive katalysatorer til brintproduktion og - selvom de ikke er så effektive som platin - er relativt billige.

"Vi fandt ud af, at tykkelsen af ​​den tynde film er meget vigtig, " siger Dr. Linyou Cao, en assisterende professor i materialevidenskab og teknik ved NC State og seniorforfatter til et papir, der beskriver arbejdet. "En tynd film bestående af et enkelt lag atomer var den mest effektive, med hvert ekstra lag af atomer, hvilket gør den katalytiske ydeevne cirka fem gange dårligere."

Effekten af ​​tyndfilmens tykkelse kom som en overraskelse for forskere, fordi man længe har troet, at katalyse normalt finder sted langs materialets kanter. Fordi tynde film har meget lidt kant, ' konventionel visdom mente, at tynde film i det væsentlige var katalytisk inaktive.

Men forskerne opdagede, at et materiales tykkelse er vigtig, fordi jo tyndere MoS er ₂ tynd film er, jo mere ledende det bliver - og jo mere ledende bliver det, jo mere effektiv er den som katalysator.

"Fokus har været på at skabe katalysatorer med en stor 'kant'-side, " siger Cao. "Vores arbejde indikerer, at forskere måske vil være mere opmærksomme på en katalysators ledningsevne."

Cao udviklede teknikken til at skabe MoS af høj kvalitet ₂ tynde film på atomær skala i 2013. Den nuværende produktion af brint fra den atomare tynde film drives af elektricitet. Hans team arbejder på at udvikle en solcelledrevet vandopdelingsenhed, der bruger MoS ₂ tynde film til dannelse af brint.