Onderzoekers van de Universiteit van Houston en het California Institute of Technology hebben een goedkope hybride katalysator gerapporteerd die in staat is water te splitsen om waterstof te produceren. geschikt voor grootschalige commercialisering.

De meeste systemen om water te splitsen in zijn componenten - waterstof en zuurstof - hebben twee katalysatoren nodig, een om een ​​reactie op gang te brengen om de waterstof te scheiden en een tweede om zuurstof te produceren. De nieuwe katalysator gemaakt van ijzer en di-nikkelfosfiden op in de handel verkrijgbaar nikkelschuim, vervult beide functies.

Onderzoekers zeiden dat het de potentie heeft om de hoeveelheid energie die nodig is om waterstof uit water te produceren drastisch te verlagen en tegelijkertijd een hoge stroomdichtheid te genereren. een maat voor de waterstofproductie. Door een lagere energiebehoefte kan de waterstof tegen lagere kosten worden geproduceerd.

"Het brengt ons dichter bij commercialisering, " zei Zhifeng Ren, M.D. Anderson Chair Professor of physics aan de UH en hoofdauteur van een paper waarin de nieuwe katalysator wordt beschreven, die vrijdag is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Waterstof wordt beschouwd als een wenselijke bron van schone energie, in de vorm van brandstofcellen om elektrische motoren aan te drijven of verbrand in verbrandingsmotoren, samen met een aantal industriële toepassingen. Omdat het kan worden gecomprimeerd of in vloeistof kan worden omgezet, het wordt gemakkelijker opgeslagen dan sommige andere vormen van energie, zei Ren, die ook onderzoeker is bij het Texas Center for Superconductivity aan de UH.

Maar het vinden van een praktische, goedkope en milieuvriendelijke manier om grote hoeveelheden waterstofgas te produceren, vooral door water in zijn samenstellende delen te splitsen, was een uitdaging.

De meeste waterstof wordt momenteel geproduceerd door middel van stoommethaanreforming en kolenvergassing; deze methoden verhogen de ecologische voetafdruk van de brandstof, ondanks het feit dat het schoon brandt.

En hoewel traditionele katalysatoren waterstof uit water kunnen produceren, co-auteur Shuo Chen, universitair docent natuurkunde aan de UH, zei dat ze over het algemeen vertrouwen op dure platinagroepelementen. Dat verhoogt de kosten, waardoor grootschalige watersplitsing onpraktisch wordt.

"In tegenstelling tot, onze materialen zijn gebaseerd op aardse elementen en vertonen vergelijkbare prestaties als materialen uit de platinagroep, "zei ze. "Het kan mogelijk tegen lage kosten worden opgeschaald, wat het zeer aantrekkelijk en veelbelovend maakt voor de commercialisering van watersplitsing."

Onderzoekers zeiden dat de katalysator stabiel en effectief bleef gedurende meer dan 40 uur testen.

De nieuwe katalysator Zij schreven, "blijkt een uitstekende bifunctionele katalysator te zijn voor de algehele watersplitsing, vertonen zowel extreem hoge OER (zuurstofevolutiereactie) als HER (waterstofevolutiereactie) activiteiten in dezelfde alkalische elektrolyt. Inderdaad, het vestigt een nieuw record in alkalische waterelektrolyzers (1,42 V voor 10 mA cm-2), terwijl bij de commercieel praktische stroomdichtheid van 500 mA cm-2."

Eerdere katalysatoren hebben verschillende materialen gebruikt om een ​​reactie op gang te brengen om de waterstof te produceren dan die welke worden gebruikt om de zuurstof te produceren. Ren zei dat de interactie tussen de ijzerfosfidedeeltjes en de di-nikkelfosfidedeeltjes beide reacties versterkte. "Op de een of andere manier is een gezamenlijke inspanning van de twee materialen beter dan elk afzonderlijk materiaal, " hij zei.