Manj plemenitih kovin, več vodika v alkalnem elektrolitu
Elektroliza vode je ključna tehnologija za trajnostno proizvodnjo vodika, vendar jo omejujejo visoki stroški in nizka učinkovitost obstoječih elektrokatalizatorjev. Doseganje visoke aktivnosti in dolgoročne stabilnosti ob sprejemljivih stroških ostaja velik izziv, zlasti pri uporabi materialov na osnovi platine. V naši raziskavi smo razvili nov katalizator na osnovi nanodelcev rutenija z nizko vsebnostjo Ru, podprtih na kompozitu titanovega oksinitrida in ogljika (Ru/TiON–C). Ta material pri reakciji tvorbe vodika v alkalnem mediju izkazuje bistveno boljšo zmogljivost kot komercialna katalizatorja Pt/C in Ru/C.
Pokazali smo, da izjemna aktivnost in stabilnost Ru/TiON–C izhajata iz močne interakcije med kovino in nosilcem (MSI) – med rutenijem in TiON. Ta interakcija izboljša disociacijo vode, optimizira adsorpcijo vodika na površini rutenija ter omogoča močno vezavo nanodelcev na nosilec, s čimer preprečuje degradacijo katalitskega kompozita. Naše eksperimentalne ugotovitve, dodatno potrjene z DFT-izračuni, razkrivajo, kako je mogoče MSI izkoristiti za izboljšanje katalitskih lastnosti.
Naša študija ponuja temeljno razumevanje vloge MSI pri izboljšanju delovanja elektrokatalizatorjev in predstavlja načrtovalsko strategijo, ki jo je mogoče razširiti tudi na druge reakcije in katalitske materiale na področju obnovljivih virov energije.
Povezava: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725050399
Kontakt: milutin.smiljanic (at)ki.si