Nieuwe Nanowire Catalyst kan helpen bij het bevorderen van de productietechnologie van de waterstofproductie

Onderzoekers van de Beijing University of Technology hebben een nieuw type zuurstabiele bimetallische fosfide-zilver kern-shell nanodraadkatalysator ontwikkeld die de efficiëntie van de waterstofevolutiereactie (HER) aanzienlijk verbetert.

Hun bevindingen, gepubliceerd in Frontiers in energiebieden veelbelovende inzichten in het bevorderen van de productietechnologieën voor waterstofproductie.

Waterstofproductie door protonuitwisselingsmembraanwaterelektrolyse is een cruciale stap in de richting van oplossingen voor duurzame energie. De ontwikkeling van kosteneffectieve en efficiënte elektrocatalysatoren die mogelijk zijn om zure omstandigheden te weerstaan, blijft echter een aanzienlijke uitdaging. Traditionele niet-nobele metaalkatalysatoren schieten vaak tekort in prestaties en duurzaamheid bij blootstelling aan harde zure omgevingen.

De studie introduceert een nieuwe katalysator bestaande uit nikkel-cobaltfosfide (NICOP) gewikkeld rond zilveren nanodraden (AG NWS) om een naadloze, geleidende kern-shell-structuur te creëren. Dit ontwerp vergemakkelijkt de efficiënte elektronenoverdracht en verhoogt het oppervlak dat toegankelijk is voor elektrolyten en biedt een groot elektrolyt toegankelijk oppervlak voor massatransport, wat de haar efficiëntie verbetert.

De Nicop@AG NWS -katalysator toont opmerkelijke prestaties met een lage overpotentiaal van 109 mV bij een stroomdichtheid van 10 ma/cm²beter dan andere soortgelijke katalysatoren, zoals Ni₂P@AG NWS en CO₂P@AG NWS, die hogere overpotentialen van respectievelijk 144 mV en 174 mV vereisen. De katalysator vertoonde ook een uitstekende duurzaamheid en handhaafde de prestaties gedurende meer dan 100 uur in zure media.

De onderzoekers gebruikten een syntheseproces dat een naadloos geleidende kernschaalstructuur creëert door zuurstabiele bimetallische fosfide (NICOP) rond zilveren nanodraden te wikkelen. Deze methode zorgt voor het creëren van een consistent geleidend netwerk dat de elektronenstroom optimaliseert en de katalytische activiteit van het materiaal verbetert.

Dit onderzoek kan een revolutie teweegbrengen in de waterstofproductie door een efficiëntere en duurzamere katalysator voor haar te bieden in zure omstandigheden. De bevindingen hebben potentiële implicaties voor de industrialisatie van de waterstofproductie en bieden een weg naar duurzamere en kosteneffectieve energieoplossingen. De verbeterde duurzaamheid en prestaties van de NICOP@AG NWS -katalysator kunnen leiden tot aanzienlijke vooruitgang in schone energietechnologieën, die mogelijk toekomstige beleidsmaatregelen en industriële praktijken bij de productie van waterstof beïnvloeden.

Toekomstig onderzoek zal zich richten op het optimaliseren van de eigenschappen van de katalysator en het verkennen van de toepassingen in verschillende energieproductieprocessen.