Nowe badanie: MXeny przewyższają tlenki metali w katalizie ewolucji tlenu dla zielonego wodoru

WarsawZespół międzynarodowych naukowców, kierowany przez chemiczkę z HZB, Michelle Browne, osiągnął znaczący postęp w zwiększaniu wydajności i trwałości katalizatorów stosowanych w reakcji ewolucji tlenu do produkcji zielonego wodoru. Poprzez dodanie wodorotlenków miedzi i kobaltu do MXenów, rodzaju materiału warstwowego, zespół stworzył nowy katalizator, który przewyższa tradycyjne katalizatory metaliczne. Te udoskonalone katalizatory mogą znaleźć zastosowanie w elektrolizerach do rozkładu wody, przybliżając nas do zrównoważonego paliwa wodorowego.

MXeny to materiały składające się z metali, takich jak tytan czy wanad, połączone z pierwiastkami, takimi jak węgiel czy azot, co tworzy znaczną wewnętrzną powierzchnię. Cecha ta czyni je wyjątkowo wszechstronnymi do wielu zastosowań, od magazynowania energii po katalizę. Właściwości, które sprawiają, że MXeny są odpowiednie do tych zastosowań, obejmują:

• Dużą wewnętrzną powierzchnię
• Wyjątkowe zdolności magazynowania ładunku
• Elastyczność w modyfikacjach chemicznych

Zespół odkrył, że katalizatory MXene, wytworzone specjalną metodą, przewyższają tlenki niklu pod względem efektywności i trwałości. Tlenki niklu szybko się degradują w środowiskach zasadowych i nie przewodzą dobrze prądu. Natomiast katalizatory MXene nie ulegały degradacji i sprawdzały się jeszcze lepiej przy ciągłym użytkowaniu.

Zobacz również:

Dzisiaj · 00:03

Elektryczna stymulacja nerwów pomaga na ból i zmęczenie u pacjentów z długim COVID.

Stabilność i wydajność tych materiałów zostały potwierdzone dzięki dokładnym testom przeprowadzonym w BESSY II w Niemczech oraz w synchrotronie Soleil we Francji. Wykorzystano techniki takie jak skaningowa/transmisyjna mikroskopia elektronowa (SEM/TEM), dyfrakcja rentgenowska (XRD) oraz spektroskopia fotoelektronów rentgenowskich (XPS). Badania te wykazały znaczące różnice między zewnętrznymi a wewnętrznymi powierzchniami MXenów, co wyjaśnia wysoką skuteczność udoskonalonych katalizatorów.

To badanie może przynieść ogromne korzyści. W miarę jak rośnie zapotrzebowanie na odnawialne źródła energii, nowoczesne i wydajne elektrolizery mogą zmienić sposób produkcji zielonego wodoru. Te usprawnienia mogą sprawić, że wykorzystywanie wodoru jako czystego źródła energii stanie się bardziej powszechne i przystępne cenowo.

Zespół kontynuuje współpracę z Trinity College w Dublinie oraz Uniwersytetem Chemii i Technologii w Pradze. Badacze poszukują nowych rodzajów MXenów i testują te materiały w standardowych elektrolizerach działających w trybie ciągłym. Celem badań jest opracowanie wydajnych i skalowalnych metod produkcji zielonego wodoru, co może przyczynić się do osiągnięcia globalnej neutralności węglowej.