La réaction d'évolution de l'hydrogène (elle) est un processus remarquable qui peut créer un carburant hydrogène propre – une partie potentielle d'une solution à notre crise du changement climatique. Le problème réside dans la réduction de cette réaction d'une expérience de laboratoire à une production commerciale à grande échelle, tout en faisant baisser les coûts.
Dans leur recherche de Superior, ses performances, les chercheurs de l'Université de Tohoku ont démontré qu'une voie de reconstruction de surface peut produire des cathodes métalliques non nuls durables qui accélèrent la réaction. Ils peuvent maintenir leurs performances pendant plus de 300 heures et sont calculées pour coûter très près du service américain de 2026 du ministère de l'Énergie2 cible de production (2,00 $ par kgH2-1).
Cela pourrait ouvrir la voie à la conception rationnelle de nouveaux cathodes métalliques non plus efficaces et très efficaces pour les applications commerciales PEM – combler finalement l'écart du laboratoire à l'usine.
Les résultats sont publiés dans Matériaux d'énergie avancée.
L'angle que cette étude a abordé pour essayer d'améliorer l'elle – qui a tendance à être inefficace et lente par nature – était des phosphures de métal de transition (TMP). Ce catalyseur prometteur (qui améliore l'efficacité de Her) est un métal non noble durable et rentable. Cependant, des métaux généralement nobles sont utilisés, les chercheurs ont donc reconnu qu'il y avait un écart de connaissances sur les métaux non nobles qui devaient être comblés.
L'équipe de recherche a préparé F modifié F COP et examiné des aspects tels que sa reconstruction de surface et ses véritables sites actifs en utilisant la spectroscopie d'absorption des rayons X de l'Operando (XAS) et les mesures RAMAN. Essentiellement, ajoutant le F dans le flic1-x Le réseau permet aux sites de vide P de P à la surface, ce qui conduit à des sites plus actifs qui sont capables d'accélérer l'HA.
« Ce CO reconstruit est très actif, fonctionne dans des conditions acides et peut maintenir environ 76 W pendant plus de 300 heures », explique Heng Liu (Advanced Institute for Materials Research: WPI-AIMR).
« Nous nous approchons d'une méthode abordable pour produire du carburant. Le coût calculé de l'utilisation de cette méthode est de 2,17 $ par kgH2-1—Les 17 cents sur la cible de production actuelle fixée pour 2026. «
Les chercheurs ont constaté que lorsque cette cathode COP modifiée a subi une reconstruction de surface, son activité était améliorée. L'expérience ne teste pas seulement la configuration dans une configuration expérimentale à l'échelle de laboratoire avec trois électrodes, mais étend également les résultats aux électrolyseurs PEM à l'échelle commerciale.
Ces résultats sont des progrès importants dans ses recherches sur le catalyseur qui pourraient être la base de la conception rationnelle d'autres cathodes à base de métal non nobles.
« Nous pensons toujours à l'objectif final, qui est que la recherche se fraye un chemin dans la vie quotidienne. Cette progression nous rapproche un peu de la conception d'options plus réalistes pour l'application commerciale PEM », explique Liu.
