Это решило бы одно из основных препятствий, остающихся в использовании воды, чтобы произвести водород, один из самых многообещающих источников экологически чистой энергии.«Водород – самый чистый основной источник энергии, который мы имеем на земле», сказал Пол К. В. Чу, Председатель Храма TLL Науки и директор-основатель и руководитель исследовательских работ Центра Техаса Сверхпроводимости в ММ. «Вода могла быть самым богатым источником водорода, если можно было бы отделить водород от его сильной связи с кислородом в воде при помощи катализатора».
Чу и коллеги включая физиков Чжифэн Жэня и Шуо Чена, оба из которых также являются научными руководителями с Центром Техаса Сверхпроводимости в ММ, сообщают об их открытии – эффективном катализаторе, произведенном без дорогих драгоценных металлов, обычно используемых – на этой неделе на Слушаниях Естественной Академии наук.Другие исследователи, вовлеченные в проект, постдокторских исследователей Хайцин Чжоу и Фан Юя и аспирантов Джингаинга Суна и Управляли Им.
Катализатор, состоявший из железного метафосфата, выращенного на проводящей платформе никеля пены, намного более эффективный, чем предыдущие катализаторы, а также менее дорогой, чтобы произвести.«Рентабельный, это намного ниже и мудро работой, намного лучше», сказал Чжифэн Жэнь, преподаватель доктора медицины Андерсона физики и ведущий автор на бумаге. Катализатор также надежен, управляя больше чем 20 часами и 10 000 циклов в тестировании.
«Некоторые катализаторы выдающиеся, но только стабильные в течение одного или двух часов», сказал Жэнь. «Это бесполезно».Хотя это просто в теории, разделяя воду на водород, и кислород – сложный процесс, требуя двух отдельных реакций – водородная реакция эволюции и кислородная реакция эволюции, каждый требующий отдельного электрода.
В то время как водород – более ценный компонент, он не может быть произведен, также не производя кислорода. И в то время как эффективные водородные катализаторы доступны, Жэнь сказал, что отсутствие недорогого и эффективного кислородного катализатора создало узкое место в области.
У водорода есть много преимуществ. «Водород (H2), произведенный из воды, разделяющейся электрохимическим процессом, названным водным электролизом, считался чистым и стабильным энергетическим ресурсом, чтобы заменить ископаемое топливо и встретить возрастающее глобальное энергопотребление, так как вода – и единственный стартовый материал и побочный продукт, когда экологически чистая энергия произведена, преобразовав H2 назад, чтобы оросить», написали исследователи.И в отличие от солнечной энергии, энергии ветра и другой «чистой» энергии, может быть легко сохранен водород.В настоящее время большая часть водорода произведена посредством парового преобразования метана и угольной газификации; те методы поднимают углеродный след топлива несмотря на то, что он горит чисто.Чен сказал, что кислородные реакции эволюции часто зависят от электрокатализатора, используя «благородный металл» – иридий, платина или рутений.
Но те дорогие и не легко доступные.«В этой работе мы обнаружили очень активный и стабильный электрокатализатор на основе богатых землей элементов, который даже выигрывает у благородных основанных на металле», сказала она. «Наше открытие может привести к более экономическому подходу для водородного производства от водного электролиза».
Водное разделение может быть вызвано или через электрический ток или посредством фотокатализа, используя энергию солнца. Прямое водное разделение на солнечной энергии слишком неэффективно, поскольку вода может поглотить просто небольшую часть светового спектра.
Идеально, Жэнь сказал, солнечная энергия будет использоваться, чтобы произвести электроэнергию, используемую, чтобы разделить воду.