Waterstofgenererende katalysatoren kunnen synergetische effecten creëren wanneer verschillende materialen gelaagd zijn met hun unieke eigenschappen. Onlangs heeft een Koreaans onderzoeksteam een ​​technologie ontwikkeld om de efficiëntie van waterstofopwekking te verbeteren door platina (Pt) af te vlakken over het oppervlak van NiFe-gelaagd dubbel hydroxide (LDH).

Gepubliceerd als een aanvullende omslag van het Journal of the American Chemical Society , werd deze studie uitgevoerd door een POSTECH-onderzoeksteam onder leiding van professor In Su Lee, onderzoeksprofessor Soumen Dutta en dr. Yu-Rim Hong (van de afdeling Chemie) in samenwerking met professor Si-Young Choi (afdeling Materiaalwetenschappen en Engineering) en professor Jeong Woo Han (afdeling Chemische Technologie).

Platina is goed te combineren met waterstof en wordt vaak beschouwd als de beste katalysator voor waterstofopwekking. Omdat platina echter slecht in water kan worden afgebroken, is er onderzoek gedaan om dit vermogen te verbeteren door platina te combineren met ijzer- en nikkelhydroxide.

Het team van Professor In Su Lee heeft al een hybride materiaal van het sandwich-type gesynthetiseerd waarin tweedimensionale (2D) NiFe-hydroxide-nanoplaten zijn ingeklemd tussen poreuze 2D-platina-nanoplaten. Dit materiaal is gemaakt via een inventieve manier om een ​​platinalaag van ~1 nm te laten groeien op het oppervlak van NiFe-hydroxide met een dikte van enkele nanometers.

In deze studie werd een methode gebruikt voor het synthetiseren van de platinalaag door afzonderlijke verdunning. Dit werd gedaan om de beperking van de ongelijke groei van de platinalaag op het NiFe-hydroxide-oppervlak te overwinnen.

De onderzoekers zorgden ervoor dat zowel de bovenste als de onderste kristalvlakken van platina groeiden als een plat oppervlak in een besloten 2D-nanoruimte om effectiever te reageren met ijzer- en nikkelhydroxide. In deze katalysator treedt een complementair effect op tussen NiFe-hydroxide en platina, die nauw verbonden zijn op een breed grensvlak.

In deze studie is de activiteit van de ontwikkelde katalysator 11,2 keer hoger dan die van het conventionele katalysatormateriaal (20 gew.%-Pt/C) en de functie ervan was lange tijd stabiel. Dit resultaat, dat de efficiëntie van waterstofopwekking verbeterde door middel van een innovatieve katalysatorsynthesemethode, zal naar verwachting een grote bijdrage leveren aan het toekomstige katalysatorveld.

Professor In Su Lee zei:"Deze katalysator vertoont het hoogste niveau van activiteit en stabiliteit onder katalysatormaterialen voor de elektrolyse van alkalisch water en zal naar verwachting de productie van groene waterstof, die wordt beschouwd als de belangrijkste koolstofarme energiebron, aanzienlijk verhogen." + Verder verkennen

Onderzoekers ontwikkelen nieuwe heterostructuurkatalysator voor effectieve waterstofgeneratie uit watersplitsing