Ny studie: MXener överträffar metalloxider som katalysatorer för syreutveckling vid grön vätgasproduktion

StockholmEtt internationellt forskarlag under ledning av HZB-kemisten Michelle Browne har gjort betydande framsteg i att förbättra effektiviteten och hållbarheten hos katalysatorer som används i syreutvecklingsreaktionen för att framställa grön vätgas. Genom att tillsätta koppar- och kobolthydroxider till MXener, en typ av lagerstrukturmaterial, skapade teamet en ny katalysator som överträffar traditionella metalloxidkatalysatorer. Dessa förbättrade katalysatorer kan vara användbara i vattenklyvningsapparater och föra oss närmare hållbart vätgasbränsle.

MXener är sammansatta av metaller som titan eller vanadin kombinerade med element som kol eller kväve, vilket ger dem en stor intern yta. Detta gör dem mycket anpassningsbara för olika användningsområden, från energilagring till katalysatorer. Egenskaper som gör MXener lämpliga för dessa ändamål inkluderar:

• Stor intern yta
• Enastående förmåga att lagra laddning
• Möjlighet till kemiska modifieringar

Forskarteamet upptäckte att MXene-katalysatorer, framställda genom en särskild process, var överlägsna nickeloxider både när det gäller effektivitet och hållbarhet. Nickeloxider bryts snabbt ner i alkaliska miljöer och leder elektricitet dåligt. Däremot degraderade MXene-katalysatorerna inte alls och presterade till och med bättre vid kontinuerlig användning.

Läs också:

Idag · 00:03

Studie visar: Elektrisk stimulering kan lindra smärta och trötthet hos långtidscovidpatienter

Stabiliteten och prestandan hos dessa material bekräftades genom noggranna tester vid BESSY II i Tyskland och Synchrotronen Soleil i Frankrike. Tekniker som svepelektronmikroskopi (SEM/TEM), röntgendiffraktion (XRD) och röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) användes. Dessa tester visade betydande skillnader mellan de yttre och inre ytorna på MXener, vilket förklarar den höga effektiviteten hos de förbättrade katalysatorerna.

Denna forskning kan innebära stora fördelar. I takt med att behovet av förnybar energi ökar, kan nya och effektiva elektrolysatorer förändra sättet vi producerar grön väte på. Dessa förbättringar kan göra användningen av väte som en ren energikälla mer vanligt förekommande och prisvärd.

Teamet fortsätter sitt samarbete med Trinity College i Dublin och Universitetet för kemi och teknik i Prag. De utforskar nya typer av MXener och testar dessa material i standardelektrolysatorer som är i kontinuerlig drift. Denna forskning kan leda till effektiva och skalbara metoder för produktion av grön väte, vilket bidrar till att uppnå global koldioxidneutralitet.