Tehokkaiden katalyyttien salaisuuksia

Polttokennojen reaktiotehokkuutta parantava katalyytti on suoraan yhteydessä polttokennon suorituskykyyn.

Tätä ajatellen korealaisten POSTECH:in ja UNIST:n yhteinen tutkimusryhmä on ottanut askeleen lähemmäksi korkean suorituskyvyn katalysaattoreiden kehittämistä paljastamalla ensimmäistä kertaa aiheen ilmiötä atomien tasolla.

Professori Jeong Woo Hanin ja tohtoritutkija Kyeounghak Kimin tutkijaryhmä on paljastanut mekanismin, jolla PBMO - polttokennoissa käytetty katalysaattori - muuttuu perovskiittirakenteesta kerrokselliseksi rakenteeksi nanopartikkelien eluutiolla pintaan, mikä vahvistaa sen potentiaalia elektrodina ja kemiallisena katalyyttinä.

Eli tutkijat pystyivät ymmärtämään materiaaleja tarkasti atomien tasolla, ja näin voittamaan nykyisen tutkimuksen rajoitukset. Tulokset voivat siten ohjata erittäin aktiivisten perovskiittipohjaisten redoksikatalyyttien suunnittelua.

"Koska näitä tukimateriaaleja ja nanokatalyyttejä voidaan käyttää pakokaasujen vähentämiseen, antureissa, polttokennoissa, kemiallisina katalyyttejä jne., aktiivista tutkimusta odotetaan tulevaisuudessa lukuisilla aloilla."

Tokio Techin tutkijaryhmä on löytänyt merkittävän elektrokatalyyttiehdokkaan kustannustehokkaaseen veden hajottamiseen: kalsiumrautaoksidi (CaFe2O4).

Veden jakamisen parissa tunnetut runsaista metalleista valmistetut sähkökatalyytit ovat melko tehottomia hapen evoluutioreaktiossa (OER), joka on haastavin osa veden jakamisprosessissa.

Apulaisprofessori Yuuki Sugawaran mukaan kukaan ei ollut oikein keskittynyt CaFe2O4:een potentiaalisena OER-elektrokatalyyttinä

Sugawaran ryhmä testasi kuutta erilaista rautapohjaista oksidia ja havaitsi, että CaFe2O4:n OER-suorituskyky oli huomattavasti suurempi kuin muiden bimetallisten elektrokatalyyttien ja jopa pareampi kuin iridiumoksidin, yleisesti hyväksytyn vertailuarvon. Lisäksi he testasivat tämän lupaavan materiaalin kestävyyden ja havaitsivat sen olevan huomattavan vakaa.

Yuuki Sugawara toteaa: "CaFe2O4:llä on monia etuja, helposta ja kustannustehokkaasta synteesistä ympäristöystävällisyyteen. Odotamme, että se on lupaava sähköinen katalyytti vedenhajotuksen hapenkehitykseen ja että se avaa uuden tien energian muuntolaitteiden kehittämiselle.

"Lisäksi CaFe2O4:ssä oleva uusi OER-tehostusmekanismi voi johtaa muiden hyödyllisten katalyyttien suunnitteluun. Toivokaamme, että nämä havainnot auttavat tasoittamaan tietä kaivattuun huomisen vety-yhteiskuntaan!

Aiheista aiemmin:

Katalyyttiä atomikerroksittain säätäen

Polttokennoja sadasosan kustannuksilla

Taloudellisempaa veden hajottamista