Στην κατασκευή καταλύτη που θα παρουσιάζει σημαντική σταθερότητα και αύξηση στην καταλυτική δραστηριότητα σε σύγκριση με τον αντίστοιχο συμβατικό, προσανατολίζεται ομάδα ερευνητών, σύμφωνα με την ιστοσελίδα scitechdaily.com.

Προκειμένου το υδρογόνο να είναι πιο προσιτό για τα οχήματα και να αναγνωριστεί ως αξιόπιστη ενεργειακή εναλλακτική, είναι απαραίτητο να μειωθεί το κόστος παραγωγής του, διασφαλίζοντας ότι είναι οικονομικά βιώσιμο. Κεντρικό στοιχείο αυτού του στόχου είναι η βελτιστοποίηση της αποτελεσματικότητας της διαδικασίας ηλεκτρόλυσης - εξέλιξης υδρογόνου, η οποία παράγει υδρογόνο από το νερό.

Σύμφωνα με στοιχεία από το Υπουργείο Γης, Υποδομών και Μεταφορών της Κορέας, μέχρι το 2022 είχαν ταξινομηθεί περίπου 30.000 υδρογονοκίνητα οχήματα, που αντιπροσωπεύουν τριπλάσια αύξηση σε σύγκριση με το 2018.

Ωστόσο, η χώρα διαθέτει μόνο 135 σταθμούς ανεφοδιασμού υδρογόνου.

Νέα ανακάλυψη στην παραγωγή υδρογόνου

Πρόσφατα μια ομάδα ερευνητών που αποτελείται από τον καθηγητή In Su Lee, τον ερευνητή καθηγητή Soumen Dutta και τον Byeong Su Gu από το Τμήμα Χημείας του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας Pohang (POSTECH) πέτυχε σημαντική βελτίωση στην παραγωγική απόδοση του υδρογόνου, μέρος της πράσινης ενέργειας.

Αυτό το κατάφεραν εναποθέτοντας 2 διαφορετικά μέταλλα με σταδιακό τρόπο. Τα ευρήματα της έρευνάς τους δημοσιεύτηκαν στο Angewandte Chemie (περιοδικό που εστιάζει στον τομέα της χημείας).

Προκλήσεις και Καινοτομία στην Ανάπτυξη Καταλυτών

Η επιλεκτική εναπόθεση διακριτών υλικών σε συγκεκριμένες θέσεις μιας επιφάνειας καταλύτη, του οποίου το μέγεθος είναι της τάξης των νανομέτρων, δημιουργεί σημαντικές προκλήσεις.

Οι ακούσιες εναποθέσεις μπορεί να μπλοκάρουν τις ενεργές θέσεις του καταλύτη ή να παρεμβαίνουν ο ένας στις λειτουργίες του άλλου. Αυτή η δύσκολη κατάσταση έχει αποτρέψει την ταυτόχρονη εναπόθεση νικελίου και παλλαδίου σε ένα μόνο υλικό.

Το νικέλιο είναι υπεύθυνο για την ενεργοποίηση της διάσπασης του νερού ενώ το παλλάδιο διευκολύνει τη μετατροπή των ιόντων υδρογόνου σε μόρια υδρογόνου.

Η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε έναν νέο νανοαντιδραστήρα για να ελέγχει λεπτομερώς τη θέση των μετάλλων που εναποτίθενται σε έναν 2D επίπεδο νανοκρύσταλλο.

Επιπλέον επινόησαν μια διαδικασία λεπτής εναπόθεσης σε νανοκλίμακα, επιτρέποντας την κάλυψη διαφορετικών όψεων του 2D νανοκρυστάλλου πλατίνας με διαφορετικά υλικά. Αυτή η νέα προσέγγιση οδήγησε στην ανάπτυξη ενός υβριδικού καταλυτικού υλικού 3 μετάλλων «πλατίνα-νικέλιο-παλλάδιο».

Τα πλεονεκτήματα του νέου καταλύτη

Ο υβριδικός καταλύτης παρουσίαζε διακριτές διεπιφάνειες νικελίου/λευκόχρυσου και παλλαδίου/λευκοχρύσου τοποθετημένες για να διευκολύνουν τη διάσπαση του νερού και τις διαδικασίες παραγωγής μορίου υδρογόνου αντίστοιχα. Κατά συνέπεια, η συλλογική εμφάνιση αυτών των δύο διαφορετικών διεργασιών ενίσχυσε σημαντικά την αποτελεσματικότητα της ηλεκτρόλυσης-εξέλιξης υδρογόνου.

Τα αποτελέσματα της έρευνας αποκάλυψαν ότι ο υβριδικός νανοκαταλύτης 3 μετάλλων εμφάνισε 7,9 φορές αύξηση στην καταλυτική δραστηριότητα σε σύγκριση με τον συμβατικό καταλύτη πλατίνας-άνθρακα.

Επιπλέον, ο νέος καταλύτης επέδειξε σημαντική σταθερότητα, διατηρώντας την υψηλή καταλυτική του δράση ακόμη και μετά από παρατεταμένο χρόνο αντίδρασης 50 ωρών. Αυτό έλυσε το ζήτημα των λειτουργικών παρεμβολών ή συγκρούσεων μεταξύ ετεροδιεπαφών.

Η ερευνητική ομάδα δηλώνει αισιόδοξη

Ο καθηγητής In Su Lee, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας, εξέφρασε την αισιοδοξία του δηλώνοντας ότι: «Έχουμε αναπτύξει με επιτυχία αρμονικές ετεροδιεπαφές που σχηματίζονται σε ένα υβριδικό υλικό, ξεπερνώντας τις προκλήσεις της διαδικασίας.

Ελπίζω ότι τα ευρήματα της έρευνας θα βρουν ευρεία εφαρμογή στην ανάπτυξη καταλυτικών υλικών βελτιστοποιημένων για αντιδράσεις υδρογόνου».

Η μελέτη διεξήχθη με την υποστήριξη του Προγράμματος Κορυφαίων Ερευνητών του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών της Κορέας.

www.worldenergynews.gr