U borbi protiv klimatskih promjena tim istraživača sa Sveučilišta Twente u Nizozemskoj, predvođen dr. Marcom Altomareom, razvio je metodu proizvodnje zelenog vodika uz smanjenu upotrebu plemenitih metala, bez narušavanja performansi, prenosi portal Techxplore.
Znanstvenici su svoja otkrića objavili u časopisu Advanced Functional Materials u radu pod naslovom “Dewetting of Pt Nanoparticles Boosts Electrocatalytic Hydrogen Evolution Due to Electronic Metal-Support Interaction.”
Svijet mora što prije prijeći na održive izvore energije kako bi se uspješno borio protiv klimatskih promjena i energetske krize. Zeleni vodik je važan korak u toj borbi, a industrija vodika treba učinkovite, kompaktne i otporne tehnologije.
Elektrolizatori i gorivne ćelije s polimernom elektrolitnom membranom (PEM) koriste katalizatore od plemenitih metala kao što su platina i iridij kako bi proizvodnja i pretvorba vodika bila što učinkovitija. Međutim, ti su katalizatori skupi i rijetki te stoga ograničavaju razvoj tehnologija vezanih uz vodik.
Sukladno tome, do 2026. Ministarstvo energetike SAD-a (DOE) želi postići performanse koje su oko pet do deset puta bolje od trenutnih ćelija, s manje od 20 posto trenutno korištenih količina ovih metala (trenutačno oko 3 mg/cm2 kao ukupno opterećenje platinom i iridij), što je veliki znanstveni i tehnološki izazov.
Bez gubitaka performansi
Proučavajući platinu kao katalizatora, tim dr. Marca Altomarea, u suradnji s partnerima iz Erlangena (Njemačka) i Pavije (Italija), kombinirao je fizičko taloženje parom (PVD) i kontrolirane toplinske tretmane (poznato kao dewetting u čvrstom stanju) kako bi stvoriti visoko aktivne i izdržljive elektrode koje sadrže minimalne količine plemenitih metala.
“Prema našim preliminarnim laboratorijskim eksperimentima, s našim pristupom mogli bismo smanjiti potrebnu količinu dragocjenog katalizatora pet puta. Bez gubitka u proizvodnji vodika”, ističe Shreyas Harsha, jedan od znanstvenika koji sudjeluje u projektu.
Dr. Marco Altomare dodaje: “Naša metoda potpuno je bez kemikalija, stoga je sigurnija i bez rasipanja dragocjenog katalizatora. I skalabilna je. Slične metode taloženja tankog filma već se primjenjuju u velikom broju industrijskih postupaka. Postupci koje smo razvili na Sveučilištu Twente već sada su prikladni za premazivanje slojeva katalizatora na površinama do nekoliko 100 cm2.”
Tim dr. Altomarea u suradnji s nizozemskim istraživačkim centrima i tvrtkama sada želi testirati svoje elektrode u realnim industrijskim uvjetima, kako bi pokazali i potvrdili učinkovit i stabilan proces elektrolize vode uz smanjeno opterećenje plemenitim metalima na manje od 0,5 mg/cm2.
Ovo otkriće ima veliki potencijal za buduću učinkovitiju proizvodnju zelenog vodika i održive energije.
