Kaksitoiminen katalyytti tekee sen halvemmalla

23.03.2024

KIST-bifunktionaalinen-katalyytti-300-t.jpgTohtorit Hyung-Suk Oh ja Woong-Hee Lee Korean tiede- ja teknologiainstituutin (KIST) yhteistyössä POSTECHin ja Yonsei Universityn tutkijoiden kanssa ovat kehittäneet bifunktionaalisen katalyytin suorituskykyä tavalla, joka alentaa dramaattisesti vedyn tuotannon kustannuksia.

Kaksitoimiset katalyytit ovat uuden sukupolven katalyyttejä, jotka tuottavat vedestä samanaikaisesti vetyä ja happea käyttämällä yhtä katalyyttiä. Tällä hetkellä sähkökemialliset järjestelmät, kuten vesielektrolyysitekniikka sekä hiilidioksidin talteenotto ja hyödyntäminen (CCU) käyttävät erillisiä katalyyttejä molemmille elektrodeille, mikä johtaa korkeaan vedyn tuotannon yksikkökustannuksiin.

Toisaalta bifunktionaaliset katalyytit, jotka voidaan syntetisoida yhdessä valmistusprosessissa, herättävät huomiota teknologiana, joka voi alentaa tuotantokustannuksia ja lisätä sähkökemiallisten energianmuuntotekniikoiden taloudellista tehokkuutta.

Tällaisten katalyyttien ongelmana on kuitenkin se, että jokaisen sähkökemiallisen reaktion jälkeen, jossa syntyy vetyä ja happea, muiden reaktioiden suorituskyky heikkenee elektrodimateriaalin rakenteellisten muutosten vuoksi. Siksi bifunktionaalisten katalyyttien kaupallistamiseksi on tärkeää varmistaa palautuvuus ja kestävyys, jotka voivat säilyttää katalyytin rakenteen pitkäaikaisen reaktion jälkeen.

Parantaakseen bifunktionaalisen katalyytin palautuvuutta ja kestävyyttä ryhmä syntetisoi metalliseoskatalyyttejä, joilla on erilaisia rakenteita, sekoittamalla platinaa ja nikkeliä, joilla on korkea suorituskyky hapen pelkistys- ja generointireaktioissa.

Kokeelliset tulokset osoittivat, että nikkeli-platina -vuorovaikutus oli aktiivisin oktaedrisessä rakenteessa, ja seoskatalyytit suoriutuivat yli kaksi kertaa paremmin kuin platina- ja nikkelimonoliitit hapen pelkistys- ja generointireaktioissa.

Tutkijat tunnistivat seoksen katalyytin toistuvan generointireaktion aikana syntyneen platinaoksidin suorituskyvyn heikkenemisen syyksi ja kehittivät rakenteen palauttamismenetelmän platinaoksidin pelkistämiseksi platinaksi.

Ryhmän bifunktionaalisten katalyyttien ja rakenteen talteenottomenetelmien odotetaan nopeuttavan yhdistettyjen regeneratiivisten polttokennojen (URFC) kaupallistamista korvaamalla erilliset hapenkehitys- ja pelkistysreaktioiden katalyytit bifunktionaalisilla katalyyteillä.

URFC:t, jotka voivat tuottaa sekä vetyä että sähköä, voivat alentaa tuotantokustannuksia vähentämällä kalliiden katalyyttien käyttöä ja säilyttäen samalla suorituskyvyn.

"Katalyyttien palautuvuutta ja kestävyyttä parantava teknologia on tarjonnut uuden suunnan bifunktionaalisten katalyyttien kehitykselle, joka on tärkeä tekniikka sähkökemiallisissa energianmuuntojärjestelmissä", sanoi Hyung-suk Oh, KIST:n johtava tutkija. "Se edistää sähkökemiallisten järjestelmien, kuten URFC:iden, kaupallistamista ja hiilineutraaliutta tulevaisuudessa."

Aiheesta aiemmin:

Räjähtämätön vedyntuotantomenetelmä

Polttokennoja sadasosan kustannuksilla

06.11.2024Sähköautojen pikalataus kotitalouspistorasioista
05.11.2024Langaton lataus tekstiileihin ja sisäilmasta sähköä ja happea
05.11.2024Sisäistä laskentaa optisessa muistissa
04.11.2024Ennätysmäisiä anturitekniikoita
02.11.2024Kohti ympäristökestävämpiä akkuratkaisuja
01.11.2024XOR valolla ja yksittäisen transistorin neuronissa
31.10.2024Nesteen kaltaiset elektronit avaavat uusia teknisiä mahdollisuuksia
30.10.2024Uusi lämmönsiirtomateriaali voi viilentää energiasyöppöjä datakeskuksia
29.10.2024Kirigamista mallia langattomien antenneille
28.10.2024Orbitroniikka: uusi energiatehokas tekniikka

Siirry arkistoon »