Высокая скорость реакции даже без драгоценных металлов

«Разработка катализаторов из неблагородных металлов играет решающую роль в реализации энергетического перехода, поскольку только они дешевы и доступны в достаточных количествах для производства необходимого количества возобновляемого топлива», – говорит Кристина Чулик, член Кластера передового опыта в Рурской области. Исследует Solvation (Resolv). Таким образом, водород, перспективный источник энергии, можно получить, расщепляя воду на водород и кислород. Ограничивающим фактором здесь до сих пор была частичная реакция, в которой образуется кислород.

Лучше, чем скорость реакции, достигаемая в настоящее время в промышленности
Насколько эффективно частицы оксида железа кобальта способны катализировать образование кислорода, исследователи исследовали в текущей работе.

Они проанализировали множество отдельных частиц одну за другой. Химики позволили частице катализировать образование кислорода на поверхности электрода и измерили ток, протекающий от нее, что дает информацию о скорости реакции. «Мы измерили плотность тока в несколько килоампер на квадратный метр», – говорит Чулик. "Это выше скорости реакции, возможной в настоящее время в промышленности."
Команда показала, что для частиц размером менее десяти нанометров ток зависит от размера частиц – чем меньше размер частицы катализатора, тем меньше ток.

Ток также ограничен кислородом, который образуется в реакции и диффундирует от поверхности частицы.
Чрезвычайно стабильный, несмотря на высокие нагрузки
После экспериментов с катализом химики наблюдали частицы катализатора под просвечивающим электронным микроскопом. "Несмотря на высокую скорость реакции, я.е. хотя частицы создали так много кислорода, они почти не изменились », – резюмирует Чулик. «Устойчивость в экстремальных условиях исключительна."
Подход к анализу, используемый в данной работе, также может быть перенесен на другие электрокатализаторы. «Очень важно узнать больше о деятельности нанокатализаторов, чтобы иметь возможность эффективно и дальше разрабатывать катализаторы из неблагородных металлов для технологий возобновляемой энергетики завтрашнего дня», – говорит химик из Бохума.

Чтобы проанализировать влияние размера частиц на каталитическую активность, важно синтезировать наночастицы определенного размера. В рамках University Alliance Ruhr команда Бохума тесно сотрудничает с исследователями из Университета Дуйсбург-Эссен во главе с профессором Стефаном Шульцем, которые производят частицы катализатора.