Su elektrolizi vasitəsilə hidrogen istehsalı üçün adi katalizatorlar adətən qiymətli metalları ehtiva edir və bahalıdır. Bununla belə, daha ucuz alternativlər, məsələn, kobalt-manqan katalizatorları işlənib hazırlanmışdır. Onlar yüksək aktivliyə malikdirlər və uzun müddət ərzində sabitdirlər.

Bu xüsusiyyətlər üçün həlledici amil onların tərkibindəki manqandır. Niyə manqanın bu mühüm rolu oynadığı uzun müddətdir bilinmirdi, lakin indi mexanizm Alman institutları olan Ruhr Universitetinin Bochum, Maks Plank Davamlı Materiallar və Kimyəvi Enerji Konversiya İnstitutu, Forschungszentrum Julich və Duisburg Universitetinin tədqiqatçıları tərəfindən kəşf edilmişdir. – Essen.

Onlar öz nəticələrini 7 oktyabr 2024-cü ildə Advanced Energy Materials jurnalında dərc etdilər .

Müxtəlif üsulların birləşməsi uğurun açarı idi

Elektrik gərginliyi tətbiq etməklə suyu hidrogen və oksigenə bölmək olar. Bu reaksiyanın məhdudlaşdırıcı mərhələsi oksigen təkamülüdür. Beləliklə, tədqiqatçılar bu reaksiya mərhələsi üçün optimal katalizatorları axtarırlar.

Müəyyən bir həndəsi quruluşa malik olan kobalt elektrokatalizatorları , sözdə spinel strukturu, adətən səmərəsizdir və uzun müddət ərzində sabit deyildir. Lakin onlar manqanla aşqarlandıqda bu dəyişir.

Tədqiqat qrupu suyun elektrolizi zamanı katalizatorların səthində dəqiq nə baş verdiyini araşdırmaq üçün müxtəlif üsullardan istifadə edib. Onlar Birgə Tədqiqat Mərkəzi 247 “Maye Fazasında Heterojen Oksidləşmə Katalizi” çərçivəsində birlikdə çalışdılar.

“Bir neçə institutla qüvvələrin birləşməsi elektrod səthindəki prosesləri müxtəlif üsullarla müşahidə etməyə imkan verdi – və bu birləşmə müvəffəqiyyətin açarı idi” dedi Bochum Ruhr Universitetinin atom miqyasının xarakteristikasının rəhbəri professor Tong Li.

O, atom zond tomoqrafiyası üzrə mütəxəssisdir, materialların atomlar üzrə məkan paylanmasını vizuallaşdırmağa kömək edən bir üsuldur. Komanda bu üsulu ötürücü elektron mikroskopiyası , rentgen şüalarının incə strukturunun udulması və rentgen foto emissiya spektroskopiyası ilə birləşdirdi.

Qrup göstərdi ki, manqan reaksiya zamanı kobalt şpinel səthindən əriyir və sonra yenidən onun üzərinə çökür. Tonq Li deyir: “Bu, avtobusda dayanıb-düşünən sərnişinə bənzəyir”.

Daha çox məlumat: Biao He və başqaları, Qələvi mühitdə oksigen təkamül reaksiyasında qarışıq Co-Mn kub şpinel oksidlərinin aktivliyinə və sabitliyinə dinamik səth çevrilməsinin təsiri, Qabaqcıl Enerji Materialları (2024). DOI: 10.1002/aenm.202403096

Jurnal məlumatı: Advanced Energy Materials 

Ruhr-Universitaet-Bochum tərəfindən təmin edilmişdir