Bilim insanları, yüzey yeniden yapılandırma stratejisinin uygun fiyatlı hidrojen yakıtı üretimine olanak sağlayabileceğini gösterdi. Hidrojen yakıtı, hidrojen evrim reaksiyonu (HER) kullanılarak yaratılır. Ancak, bu süreci bir laboratuvar deneyinden büyük ölçekli ticari üretime ölçeklendirmek zorlu olmuştur. Şimdi, Japonya’daki bilim insanları, bir yüzey yeniden yapılandırma yolunun, HER reaksiyonunu hızlandıran dayanıklı, asil olmayan metal bazlı katotlar üretebileceğini gösterdi.
Uygun fiyatlı hidrojen yakıtı
Araştırmacılar, performanslarını 300 saatten fazla koruyabileceklerini ve ABD Enerji Bakanlığı’nın 2026 H2 üretim hedefine (kgH2-1 başına 2,00 dolar) çok yakın bir maliyete sahip olduklarını vurguladılar.
Tohoku Üniversitesi’nden araştırmacılar, bunun ticari PEM uygulamaları için yepyeni, son derece verimli, asil olmayan metal bazlı katotların rasyonel tasarımına giden yolu açabileceğini ve nihayet laboratuvardan fabrikaya kadar olan boşluğu kapatabileceğini iddia ediyor.
Advanced Energy Materials’da yayınlanan çalışma, bir proton değişim membranı (PEM) elektrolizörü aracılığıyla hidrojen üretiminin, elektriği hidrojen yakıtlarına aktaran teknoloji üzerine temel ve pratik çalışmaların zirvesini ortaya koyduğunu ortaya koyuyor. Ancak, özellikle güçlü indirgeyici asidik elektrolit-katalizör arayüzü olmak üzere zorlu çalışma koşulları, asil olmayan metal bazlı katotları PEM elektrolizörü için uygunsuz hale getiriyor.
Bu çalışmanın, doğası gereği verimsiz ve yavaş olma eğiliminde olan HER’i iyileştirmeye çalışmak için yaklaştığı açı geçiş metali fosfitleriydi (TMP’ler). Bu umut verici katalizör (HER’in verimliliğini artıran), dayanıklı ve uygun maliyetli bir soy olmayan metaldir. Ancak, tipik olarak soy metaller kullanıldığından, araştırmacılar bir basın bültenine göre, soy olmayan metaller hakkında doldurulması gereken bir bilgi boşluğu olduğunu fark ettiler.
Bilim insanları, F modifiyeli CoP hazırladıklarını ve operando X-ışını emilim spektroskopisi (XAS) ve Raman ölçümleri kullanarak yüzey yeniden yapılandırması ve gerçek aktif bölgeler gibi yönleri incelediklerini vurguladılar. Esasen, CoP1-x kafesine F eklemek, yüzeyde P-boşluk bölgelerinin oluşmasına izin verir ve bu da HER’yi hızlandırabilen daha aktif bölgelere yol açar. İleri Malzeme Araştırmaları Enstitüsü’nden Heng Liu, “Yeniden oluşturulan bu Co son derece aktif, asidik koşullarda çalışıyor ve 300 saatten fazla bir süre boyunca yaklaşık 76 W’ı koruyabiliyor” diyor.
