Nanostructureerde katalysator produceert groene waterstof en glyceraat met verbeterde energie -efficiëntie

Een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Chen Liang van het Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft een high-entropie-elektrokatalysator ontworpen die een efficiënte productie van waterstof en waardevolle glycerolchemicaliën bereikt. De studie was gepubliceerd in Natuurnanotechnologie.

Waterstof is een veelzijdige energiedrager en industrieel gas met een breed scala aan toepassingen. Het elektrolyseren van water om waterstof te produceren is naar voren gekomen als een kosteneffectieve en duurzame oplossing voor energieconversie en -opslag. De lage activiteit en hoge overpotentiaal van zuurstofevolutiereacties (Oers) bij de anode resulteren echter in inefficiënte energieconversie en verhoogde operationele kosten, wat de commerciële levensvatbaarheid van waterelektrolyse voor waterstofproductie beperkt.

Om deze uitdaging aan te gaan, ontwikkelden en synthetiseerden de onderzoekers een nanostructureerde Ptcuconimn-katalysator met hoge entropie.

Glyceraat, een waardevol chemisch product, kan worden gegenereerd uit glycerol via een cascade-elektro-oxidatiereactie. In vergelijking met traditionele OER’s is deze elektro-oxidatiereactie energiezuiniger. Uit analyse bleek dat de introductie van Cu, PT, Co, Mn en Ni zowel de activiteit als de selectiviteit voor de productie van glyceraat verbetert. Onder hoge stroomdichtheden van 200 ma cm⁻²de ontwikkelde katalysator vertoonde een uitzonderlijke selectiviteit van 75,2%, wat uitstekende prestaties aantoonde bij elektro-oxidatiereacties.

Wanneer toegepast in een elektrolyzer, vertoonde de katalysator opmerkelijke stabiliteit, waarbij hij met succes hoogwaardige glycerol-elektro-oxidatiereacties gedurende meer dan 210 uur handhaafde.

Deze studie presenteert een duurzame en efficiënte benadering van het produceren van groene waterstof, terwijl tegelijkertijd hoogwaardige chemicaliën synthetiseert door elektrokatalyse. Het vertegenwoordigt een stap in de richting van het bereiken van koolstofpiek- en koolstofneutraliteitsdoelen.