Waterstofbrandstof is schoon, hernieuwbaar en met een hoog rendement. Waterelektrolyse is een ideale manier om waterstof te produceren, maar het vereist actieve en stabiele katalysatoren die dit proces efficiënter en goedkoper maken. Zonder geschikte katalysatoren, water in brandstof veranderen lijkt maar te mooi om waar te zijn.

Gelukkig, een recente studie brengt deze droom dichterbij. Het team van professor Wu Yuen van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) heeft met succes een soort katalysator van een ruthenium-legering met één atoom voorbereid, wat het proces van waterelektrolyse aanzienlijk versnelt met een lager overpotentiaal (220 mV).

De groep bereidde met succes een ruthenium (Ru) -katalysator met één atoom door middel van oppervlaktedefectengineering om enkele atomen te vangen en te stabiliseren. De Ru-katalysator met één atoom levert een 90 mV lagere overpotentiaal om een ​​stroomdichtheid van 10 mA/cm . te bereiken ² , en een orde van grootte met een langere levensduur dan die van commerciële RuO ₂ .

In dit onderzoek, onderzoekers construeerden een reeks door legeringen ondersteunde Ru1 met behulp van verschillende PtCu-legeringen door middel van sequentieel zuuretsen en elektrochemische uitloging. Ze vonden ook een vulkaanrelatie tussen de activiteit van de zuurstofevolutiereactie (OER) en de roosterconstante van de PtCu-legeringen. Onderzoek naar dichtheidsfunctionaaltheorie onthult dat de compressieve belasting van de Pt-skin-schaal de elektronische structuur van de Ru1 creëert. waardoor een geoptimaliseerde binding van zuurstofsoorten en een betere weerstand tegen overoxidatie en oplossing mogelijk is.

Vergeleken met op iridium gebaseerde systemen, die een betere oplosweerstand hebben, Op Ru-gebaseerde degenen hebben meer overvloedige reserves en zijn geëvalueerd als een actievere OER-katalysator vanwege het lagere overpotentieel.

Dit onderzoek maakt waterstofproductie door middel van waterelektrolyse eenvoudiger en efficiënter, en laat mensen het grote potentieel van waterstof zien als een alternatieve nieuwe energie in de toekomst.

Hoe dan ook, tot nu toe, het stabiliteitsprobleem van de katalysator is niet volledig opgelost. "Er zijn nog veel verkenningen over om het reactiesysteem verder te verbeteren en we gaan door met het ontwerpen van experimenten en proberen de beste manier te vinden om de activiteit en stabiliteit van katalysatoren te vergroten." zei Ph.D. YAO.