Ученые из MIT разработали новый электрокатализатор для эффективного производства «зеленого» водорода

Исследовательская группа из Массачусетского технологического института (MIT) представила прорывную разработку в области электролиза воды. Новый катализатор для анода, где происходит реакция выделения кислорода (OER), основан на сплаве железа и никеля с атомарно точным включением атомов фосфора.

Описание технологии

Эта структура, полученная методом электрохимического осаждения, создает уникальные активные центры, которые значительно снижают энергию активации для разрыва связей O-H в молекуле воды. В отличие от дорогих и дефицитных катализаторов на основе иридия и рутения, новый материал состоит из доступных элементов (earth-abundant), что делает его масштабируемым и экономически привлекательным.

Ключевые преимущества и инновации

Основная проблема промышленного электролиза — высокая стоимость и низкая стабильность анодных катализаторов. Разработка MIT решает обе проблемы одновременно. Катализатор Fe-Ni-P демонстрирует рекордную активность и сохраняет более 95% своей первоначальной производительности после непрерывной работы в течение 1000 часов при плотности тока 500 мА/см².

Основные характеристики:

• Плотность тока 500 мА/см² достигается при перенапряжении всего 220 мВ, что на 50-70 мВ лучше, чем у коммерческих аналогов на основе иридия.

• Стабильность работы подтверждена в течение 1000 часов без деградации структуры.

• Стоимость катализатора более чем в 100 раз ниже, чем у иридиевых аналогов, за счет использования дешевых и распространенных металлов.

• Энергоэффективность электролизера с новым катализатором может достигать 85-87% (по низшей теплоте сгорания, ННВ).

Значение для индустрии

Это открытие открывает путь к созданию более дешевых и долговечных электролизеров для массового производства «зеленого» водорода. Фундаментальный сдвиг в экономике водородной энергетики позволит изменить сырьевую базу отрасли, сделав экологически чистое топливо конкурентоспособным по сравнению с традиционными методами получения водорода из природного газа.

Справочная информация

• Источник: ScienceDirect
• Дата события: 2024-04-18
• Теги: MIT, электролиз, зеленый водород, OER, электрокатализатор, железо-никелевый сплав