ANEMEL tədqiqatçıları, qıt platin qrupu metallarına (PGM) etibar etmədən, səmərəli və sabit suyun parçalanması üçün katalizator yaratdılar. Bu yaxınlarda Energy & Environmental Science jurnalında dərc edilən araşdırma , yaşıl hidrogeni yaradan reaksiyadan məsul olan su elektrolizində katod üçün yüksək performanslı PGM-siz katalizator haqqında məlumat verir.

Cari anion mübadiləsi membranı (AEM) su elektrolizatorları az və bahalı olan PGM-lərə əsaslanır. Xüsusilə, bu metallar hidrogenin əmələ gəldiyi katodda katalizator kimi istifadə olunur. Bununla belə, ANEMEL AEM elektrolizatorları PGM-lərdən qaçır, əvəzinə nikel kimi daha zəngin metalları seçirlər. Bu, elektrolizatorların geniş tətbiqinə imkan yaratmaq üçün vacibdir: bu, elektrolizator komponentlərinin maya dəyərini azaltmağa və onların təkrar emal qabiliyyətini yaxşılaşdırmağa, tullantıları azaltmağa və rəqabət üstünlüyü təmin etməyə kömək edir.

Bu, elektrolizatorların ən azı PGM-lərdən daha yaxşı olmasa da, eyni dərəcədə işləməsini təmin etmək üçün innovativ yolların araşdırılmasını tələb edir. Axı, bu qrupdakı platin və digər metallar əla aktivlik və sabitlik təklif edir, xüsusilə elektrolizator mühitlərində yüksək cərəyan sıxlığında, PGM-siz katalizatorlar hələ də bunu etmir.

Nailiyyəti başa düşmək üçün tədqiqatçılar iki anlayışı müəyyənləşdirirlər: öz-özünə dəstəklənən katalizator və elektroçökmə. Öz-özünə dəstəklənən katalizator, qaz diffuziya təbəqəsi (GDL) kimi tanınan bir dayaq üzərində birbaşa böyüməsi ilə əmələ gələn bir katalizator növüdür. GDL, keçirici bir yol təmin edərkən qazların yayılmasına imkan verir və müxtəlif materiallardan hazırlana bilər. Bunlara karbon kağızı və nikel köpük, keçə və mesh daxildir.

Elektrodepozisiya, metal örtüyə ehtiyac duyulan hər yerdə saatlar və qayıqlar kimi tətbiqlərdə geniş istifadə olunan bir texnikadır. Kimyəvi reaksiyanı idarə etmək üçün elektrik enerjisindən istifadə edən bir proses olan elektroliz vasitəsilə işləyir. İki elektrod, GDL-nin yerləşdiyi işçi elektrod və əks elektrod elektrolit adlanan elektrik keçirici məhlula batırılır. İkisi arasında bir cərəyan tətbiq edərək, katalizatorun öncülləri kimi xidmət edən məhluldakı ionlar katalizatoru “böyüdən” işçi elektroda doğru miqrasiya edirlər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=2793866484&adk=675901022&adf=3042148327&pi=t.ma~as.2793866484&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1738157926&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-01-catalyst-green-hydrogen-expensive-metals.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xMTEiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90IEEoQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMi4wLjY4MzQuMTExIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xMTEiXV0sMF0.&dt=1738157926005&bpp=1&bdt=76&idt=81&shv=r20250127&mjsv=m202501230101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D594147a00c618f4c%3AT%3D1735548631%3ART%3D1738157769%3AS%3DALNI_MYbuCvlfveSCnpeUIQKyQ2DBT11fQ&gpic=UID%3D00000f84124e2904%3AT%3D1735548631%3ART%3D1738157769%3AS%3DALNI_Maf8g334ShSARz9IhljaNTJv-vUzg&eo_id_str=ID%3D639b28d7655b7aa4%3AT%3D1735548631%3ART%3D1738157769%3AS%3DAA-Afjakj_-HiAALGKSfOxRJbP3s&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=34058599452&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2008&biw=1519&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=95347433%2C95348348%2C95350015&oid=2&pvsid=4212537897517809&tmod=1158471774&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=87

Burada ANEMEL tədqiqatçıları bol metal olan nikel və molibdendən hazırlanmış katalizator yetişdirdilər. Yenilik yüksək performanslı katalizatorun əldə edilməsində iştirak edən metod və dəyişənlərdədir, çünki metalların bu birləşməsi əvvəllər oxşar reaksiyalarda artıq istifadə edilmişdir.

“Mən artıq uzun müddətdir ki, bu katalizator üzərində işləyirəm. Bu iş zaman keçdikcə toplanıb – biz metodu, elektrodöymə vannasının tərkibini və GDL üçün istifadə etdiyimiz substratları optimallaşdırdıq”, – birinci müəllif deyir. Ariana Serban, ANEMEL-in İsveçrədəki École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) tərəfdaşı doktorluq tədqiqatçısı.

Tədqiqatçılar GDL üçün substrat kimi karbon kağızı seçdilər. Bu qərar nikel köpük, keçə və torun ən yaxşı seçim olmadığını təsdiqlədikdən sonra qəbul edilib. Məsələn, sonuncu membranda kiçik deşiklər yaratdı, nəticədə qısa qapanma. Metodla əlaqədar olaraq, onun yeniliyi elektrodepozisiya vannasının tərkibində və çökmə üçün yüksək cərəyan sıxlığından istifadə edilməsindədir.

“Ədəbiyyatda tez-tez istifadə olunan elektrodepozisiya vannalarına tez-tez pH-ı sabitləşdirmək üçün bor turşusu kimi tamponlama agenti daxildir. Biz bundan istifadə etməmişik. Bu səbəbdən texnika xüsusidir. Biz yalnız yüksək keçiriciliyə malik elektrolitə güvənirik. Bu yüksək keçiricilik çox vacibdir, çünki elektrodepozisiya prosesinə təsir edir “deyə Serban izah edir. Belə yüksək keçiricilik daha yüksək çöküntü cərəyanı sıxlığından istifadə etməyə, daha yığcam və qalın elektrod strukturuna nail olmaq üçün düşünülmüş seçimə imkan verdi.

Nəticə əlamətdar aktivliyə malik katalizatordur. Xüsusilə, o, elektrolizatorların 3 A/sm²-ə qədər yüksək cərəyan sıxlığında stabil işləməsini təmin etdi – yüksək cərəyan əməliyyatları zamanı artan gərginlik cihazın möhkəmliyini sürətli qiymətləndirmə vasitəsi kimi xidmət edə bilər və minlərlə saat ərzində uzun sınaqlara ehtiyacı aradan qaldırır.

Bu cür performans, hətta bir qədər üstün sabitliyə malik olsa da, etalon platin katalizatorları ilə müqayisə edilə bilər. Bu o deməkdir ki, ANEMEL təkcə PGM-siz HER katalizatoru deyil, həm də ən müasir katalizatorları üstələyən bir katalizator hazırlamışdır. Serbana görə, bu nəticə PGM olmayan katalizatorlar üçün performans baxımından ilk 100-lük, hətta ilk 50-lik arasında yer alır.

Katalizatorun xarakteristikası reaksiya zamanı yaxşı nəticələri izah edən struktur dəyişikliyini aşkar etdi . “Yüksək molibden atomlarının səthə köçdüyü səthin yenidən təşkili baş verdi, bu da kütlədəki təhriflərə kömək etdi” dedi.

Bu atomların bəziləri oksidləşir – elektronlarını itirirlər – və bu oksidləşmiş növlər suyun parçalanması prosesinə kömək edir. Bu nəticə bizi böyük miqyaslı yaşıl hidrogen istehsalına bir addım yaxınlaşdırır.

Daha çox məlumat: Ariana Serban və digərləri, Yüksək cərəyan sıxlığı anion mübadiləsi membran su elektrolizi üçün oksidlə təşviq edilən, özünü dəstəkləyən Ni ₄ Mo katalizatoru, Enerji və Ətraf Mühit Elmləri (2024). DOI: 10.1039/D4EE04528A

Jurnal məlumatı: Enerji və Ətraf Mühit Elmləri ANEMEL tərəfindən təmin edilmişdir