Ученые достигли прорыва в области иридиевых катализаторов

Ученые из Университета Аделаиды добились значительного прогресса в повышении эффективности катализаторов на основе иридия, приблизив широкое использование возобновляемых источников энергии на один шаг к реальности. Выводы команды, опубликованные в журнале Science Advances, демонстрируют потенциал механизма с использованием воды с решеткой для повышения производительности катализаторов из оксида иридия на 5-12% при электролизе воды с протоннообменной мембраной (PEMWE).

– В настоящее время им трудно достичь высокой активности и стабильности одновременно в PEMWE, – объяснил научный сотрудник ARC Future в Школе химической инженерии Университета Аделаиды доцент Яо Чжэн. – Однако наше исследование показывает, что механизм взаимодействия воды с решеткой, который включает в себя расположение молекул воды в определенном порядке, может повысить эффективность катализаторов из оксида иридия. Это приводит к более высокой выработке энергии при меньшем потреблении энергии.

Процесс расщепления воды с использованием PEMWE обещает получение экологически чистого водорода, поскольку электрокатализаторы на основе иридия уникально подходят для того, чтобы выдерживать суровые кислотные условия во время реакции. Производство экологически чистого водорода с использованием возобновляемой электроэнергии, особенно с помощью PEMWE, предлагает привлекательное решение в поисках топлива с низким уровнем выбросов и устойчивого будущего.

Иридий, один из редчайших элементов на Земле, в основном содержится в несвязанном виде в речных отложениях и извлекается промышленным путем в качестве побочного продукта рафинирования никеля. Из-за ограниченного мирового производства сокращение количества иридия, используемого в катализаторах, имеет первостепенное значение.

– Используя механизм обмена кислорода с помощью решетки и воды, который демонстрирует как более высокую эффективность, так и стабильность в электролизере воды с протонообменной мембраной, мы можем уменьшить количество иридия и эффективно снизить стоимость производства экологически чистого водорода, – рассказал ученый.

Прорывная технология, предложенная командой ученых, не только подтверждает возможность использования анодных катализаторов на основе иридия с низкой загрузкой для PEMWE, но и предлагает новые идеи для улучшения механизма кислородного обмена при разработке высокоэффективных катализаторов реакции выделения кислорода (OER).

Более дешевый экологически чистый водород, полученный в результате этих достижений, мог бы ускорить создание углеродно-нейтрального общества и эффективно решать проблемы, связанные с климатом.