Ученые в три раза повысили эффективность катализатора для производства водорода
Международная группа исследователей с участием МИЭМ НИУ ВШЭ создала катализатор, который позволяет получать водород из воды быстро и с минимальными затратами. Для этого ученые синтезировали наночастицы сложного оксида из шести металлов и закрепили их на разных подложках. Катализатор на слоях восстановленного графена оказался почти втрое эффективнее по сравнению с тем же оксидом без подложки. Разработка может сделать производство водорода дешевле и приблизить переход к зеленой энергетике.
Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Energy Materials. Работа выполнена в рамках гранта РНФ.
Сегодня все больше стран ищут способы перейти на экологичные источники энергии. Одним из кандидатов стал водород, так как при его использовании не образуется углекислый газ, что важно для снижения объема выбросов. Получать водород можно с помощью электролиза — процесса, при котором электричество разлагает воду на кислород и водород. Но есть сложность: стадия выделения кислорода протекает медленно и требует дополнительной энергии, а значит, делает производство водорода менее выгодным. А чтобы ускорить этот процесс, нужны катализаторы из редких и дорогих металлов вроде платины или рутения.
Авторы статьи «High Entropy (CoFeMnCuNiCr)3O4 Nanoparticles Anchored on Graphene-Based Supports for High-Performance Oxygen Evolution Electrocatalysis» предложили более доступную и устойчивую альтернативу — высокоэнтропийный оксид. В работе участвовали исследователи из МИЭМ НИУ ВШЭ, Казанского федерального университета, Южно-Уральского государственного университета, а также Института энергетических исследований Каталонии (IREC), ICREA (Барселона) и Тебризского университета.
«В ходе синтеза мы соединили в одной кристаллической решетке сразу несколько металлов: кобальт, железо, марганец, медь, никель и хром. Благодаря этому на поверхности образовывалось много рабочих точек, где реакция шла быстрее, а сама структура меньше разрушалась со временем», — комментирует научный сотрудник Центра квантовых метаматериалов МИЭМ НИУ ВШЭ Ахмад Остовари.
Исследователи синтезировали оксид в форме наночастиц и закрепили их на разных углеродных подложках: графите, графеновом оксиде и восстановленном графеновом оксиде. Последний вариант оказался самым удачным: он обеспечил равномерное распределение наночастиц, предотвратил их слипание и повысил электропроводность.
Также катализатор на основе восстановленного графена показал самый низкий оверпотенциал — всего 290 мВ против 770 мВ у исходного материала. Оверпотенциал — это разность между реальным и теоретическим потенциалом реакции, и чем он ниже, тем эффективнее катализатор и тем легче протекает реакция.
a — частицы оксида без подложки, они слипаются (цветные карты показывают равномерное распределение металлов внутри); b — частицы на графеновом оксиде, распределение более равномерное; c — частицы на графите, снова заметны скопления; d — частицы на восстановленном графене, они покрывают поверхность равномернее. Более детальные снимки (e, f) показывают, как частицы располагаются на графеновом оксиде и восстановленном графене. Сильное увеличение (g–i) демонстрирует кристаллическую структуру наночастиц на восстановленном графене (g) и у частиц без подложки (h, i), а дифракционная картина (j) подтверждает правильность структуры / © Ahmad Ostovari Moghaddam et al., ACS Applied Energy Materials
Испытания подтвердили, что катализатор сохраняет эффективность на протяжении 12 часов непрерывной работы и хорошо проводит электричество. Это заметный прогресс для лабораторных тестов. Авторы считают, что такие свойства делают его перспективным кандидатом для будущих промышленных электролизеров, хотя для практического внедрения потребуются более длительные проверки.
«Мы показали, что комбинация высокоэнтропийных оксидов и восстановленного графена позволяет преодолеть ограничения традиционных катализаторов. Такое решение объединяет высокую активность, стабильность и относительную дешевизну», — комментирует профессор МИЭМ НИУ ВШЭ Андрей Васенко.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые РТУ МИРЭА и Сибирского федерального университета создали программный комплекс, который анализирует учебные планы вузов быстрее секунды и находит в них слабые места. Большинство учебных планов содержат скрытые противоречия, дублирования и неочевидные перекосы в подготовке специалистов. Это важно, потому что от качества учебного плана напрямую зависит, какие реальные навыки получат студенты и насколько они будут востребованы работодателями.
В популярной литературе сверхмассивные черные дыры чаще всего представляют как разрушители звезд и планет. Авторы новой работы попробовали рассчитать, что на самом деле происходит в окрестностях таких объектов и пришли к противоположному выводу.
Значение вилочковой железы (тимуса) для здоровья и долголетия, возможно, сильно недооценивалось. Как показали результаты двух новых исследований, нормально функционирующий во взрослом возрасте тимус — залог здорового старения, долгой жизни и высокой выживаемости при раке.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Около четырех миллиардов лет назад Солнечная система пребывала в хаосе: гигантские планеты сближались, меняли орбиты и выбрасывали своих соседей в межзвездное пространство. Хотя шансы на «выживание» лун Юпитера и Урана в этот период были крайне малы, астрономы показали, что их судьба может хранить следы древней катастрофы с участием «потерянной» планеты.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно