Ученые повысили эффективность производства водородного топлива
Эффективный процесс разложения воды на кислород и водород с использованием нанокомпонентов на основе никеля разработали ученые университета Ниигата, 20 мая сообщает Energy & Environmental Science.
Процесс разложения воды и получение водородного топлива требует некоторого количества электроэнергии. Реакция расщепления молекулы воды проходит в виде двух полуреакций на катоде и аноде в электрохимической ячейке. При прохождении тока в электролите на катоде выделяется газообразный водород, на аноде — кислород.
Хотя вода — простая молекула, состоящая всего из трех атомов, процесс ее диссоциации довольно энергозатратен и сложен. Начальная энергия, известная в научных терминах как избыточная, имеет решающее значение в прохождении реакции.
Для материалов, исследованных до сих пор, начальная энергия, необходимая для инициирования выделения водорода на катоде и выделения кислорода на аноде, настолько высока, что процесс генерации водородного топлива малоэффективен.
Это особенно критично для анода, поскольку реакция выделения кислорода включает в себя перенос четырех электронов, что требует более высокой начальной энергии по сравнению с реакцией на катоде.
В своем исследовании ученые заметили, что анод на основе нанопроводов сульфида никеля поддерживает снижение начальной энергии, необходимой для реакции выделения кислорода.
«Мы изготовили анод из нанопроводов сульфида никеля, вставленных в карманы из нитрида углерода. Нитрид углерода предотвращает окисление сердцевины сульфида никеля. На поверхности нанопроволок сульфида никеля из-за контакта с раствором электролита образуется тонкая оксидная пленка, которая облегчает реакцию выделения кислорода», — пояснил профессор Яги.
Исследовательская группа с помощью передовых методов микроскопии и электрохимических измерений обнаружила, что изготовленный анод способствует снижению начальной энергии и это ускоряет процесс переноса четырех электронов в реакции выделения кислорода.
По словам разработчиков, это достижение является важной вехой на пути к повышению эффективности технологии разделения воды.
