Ученые превращают металлические отходы в катализатор получения водорода

Новости сегодня - Ученые превращают металлические отходы в катализатор получения водорода

Ученые нашли способ превратить металлические отходы в высокоэффективный катализатор для получения водорода из воды. Это открытие может сделать производство водорода более устойчивым.

Группа исследователей из Школы химии и инженерного факультета Ноттингемского университета обнаружила, что поверхность стружки, побочного продукта металлообрабатывающей промышленности, имеет текстуру с крошечными ступеньками и канавками на наноуровне. Эти текстуры могут закреплять атомы платины или кобальта, что приводит к созданию эффективного электрокатализатора, способного расщеплять воду на водород и кислород. Исследование было опубликовано в журнале Material Chemistry A.

Водород — это чистое топливо, которое можно использовать для выработки тепла или энергии в транспортных средствах, а единственным побочным продуктом его сгорания является водяной пар . Однако большинство методов производства водорода основаны на использовании ископаемого топлива. Электролиз воды — один из наиболее многообещающих экологически чистых способов производства водорода , поскольку для него требуются только вода и электричество.

Промышленность сталкивается с проблемой электролиза воды, поскольку для этого процесса требуются редкие и дорогие элементы, такие как платина, для катализа расщепления воды. Учитывая ограниченность мировых поставок и рост цен на драгоценные металлы, существует острая необходимость в альтернативных электрокаталитических материалах для производства водорода из воды.

Доктор Хесум Алвес Фернандес из Школы химии Ноттингемского университета, возглавлявший исследовательскую группу, сказал: «Только в Великобритании промышленные предприятия ежегодно производят миллионы тонн металлических отходов. С помощью сканирующего электронного микроскопа мы смогли изучить на вид гладкие поверхности стружки из нержавеющей стали, титана или никелевого сплава.

«К нашему удивлению, мы обнаружили, что на поверхности имеются канавки и гребни шириной всего в десятки нанометров. Мы поняли, что эта нанотекстурированная поверхность может предоставить уникальную возможность для изготовления электрокатализаторов».

Исследователи использовали магнетронное распыление, чтобы создать «дождь» атомов платины на поверхности стружки. Эти атомы платины затем собираются вместе в наночастицы, которые плотно вписываются в наноразмерные канавки.

Доктор Мадасами Тангамуту, научный сотрудник Ноттингемского университета, ответственный за анализ структуры и электрокаталитической активности новых материалов, говорит: «Примечательно, что мы можем производить водород из воды, используя лишь десятую часть воды. количество загрузки платины по сравнению с современными коммерческими катализаторами.

«Распределив всего 28 микрограммов драгоценного металла на 1 см² стружки, мы смогли создать электролизер лабораторного масштаба, который работает со 100% эффективностью и производит 0,5 литра газообразного водорода в минуту только из одного куска стружки. »

Группа сотрудничает с AqSorption Ltd, компанией из Ноттингема, специализирующейся на проектировании и производстве электролизеров, для масштабирования своей технологии. Профессор Андрей Хлобыстов из Школы химии Ноттингемского университета заявил: «Электрокатализаторы, изготовленные из стружки, могут оказать огромное влияние на экономику. Наша уникальная технология, разработанная в Ноттингеме, предполагает поатомный рост частиц платины на нанотекстурированных поверхностях. , решил две основные проблемы.

«Во-первых, он позволяет производить экологически чистый водород с использованием наименьшего количества драгоценного металла, а во-вторых, он перерабатывает металлические отходы аэрокосмической промышленности, и все это в одном процессе».

Кластер Zero Carbon был создан в Ист-Мидлендсе для ускорения разработки и внедрения инноваций в экологически чистых отраслях и передовом производстве.

Профессор Том Родден, специалист по исследованиям и обмену знаниями в Ноттингемском университете, сказал: «Разработка водородных двигательных установок может стать значительным шагом на пути к решению некоторых из наиболее насущных мировых проблем с нулевым выбросом углерода, особенно для транспортной и обрабатывающей промышленности. Однако успех этой стратегии зависит от устойчивого производства зеленого водорода, например, путем расщепления воды посредством электролиза, а это, в свою очередь, требует достижений в разработке материалов».

Новости партнеров: