Novica

Proizvodnja zelenega vodika z elektrolizo vode zahteva učinkovite in stabilne elektrokatalizatorje ob čim manjši uporabi redkih in dragih kovin platinske skupine. Ta raziskava predstavlja hiter in inovativen pristop k razvoju visoko aktivnih elektrokatalizatorjev za reakcijo tvorbe vodika (HER), ki združuje ultrahitro lasersko obdelavo z izjemno nizko vsebnostjo platine. Laserska obdelava v nekaj sekundah pretvori kovinski titan v nanostrukturiran nosilec iz črnega titanovega oksida (TiO₂/TiO_2-x), ki združuje površinsko plast TiO₂ z veliko specifično površino ter električno prevodno, delno reducirano podpovršinsko plast TiO_2-x, ki spodbuja močne interakcije med kovino in nosilcem. 

Na tako pripravljen lasersko oblikovan nosilec se nato vežejo visoko dispergirani platinasti nanodelci, nanoklastri in posamezni atomi, kar omogoča izjemno učinkovito izrabo platine. Optimizirani katalizator Ti/TiO_2-x-Pt z vsebnostjo le 3,6 μg Pt cm^-2 dosega primerljivo učinkovitost pri reakciji tvorbe vodika kot komercialni Pt/C, čeprav vsebuje več kot petkrat manj platine.Napredna eksperimentalna karakterizacija v kombinaciji z izračuni na osnovi teorije gostotnega funkcionala (DFT) razkriva, da lasersko oblikovan TiO_2-x nosilec omogoča učinkovito vezavo in stabilizacijo visoko dispergiranih posameznih atomov in nanoklastrov platine, ki izkazujejo obetavno intrinzično aktivnost za reakcijo tvorbe vodika. To omogoča učinkovito uporabo platine in izboljšano elektrokatalitsko učinkovitost.

Raziskava predstavlja hiter pristop za razvoj visoko učinkovitih elektrokatalizatorjev z bistveno zmanjšano vsebnostjo plemenitih kovin ter odpira obetavne možnosti za razvoj tehnologij proizvodnje vodika z učinkovitejšo rabo materialnih virov.

Objava: Smiljanić et al., Ultrafast laser-engineered black TiO_2-x coatings for highly dispersed Pt catalysts with exceptional HER efficiency. Chemical Engineering Journal 549 (2026), 183188.

Povezava do članka: https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.183188 

Kontakt: milutin.smiljanic@ki.si