Vetyä pidetään lähimpänä seuraavaa vihreää energialähdettä, koska se vapauttaa vain happea ja vettä. Harmaata, sinistä ja vihreää vetyä voidaan tuottaa eri menetelmillä. Tuotetun vedyn prosessi ja tyyppi riippuvat energialähteestä ja hiilidioksidipäästöistä. Näistä vihreän vedyn tuotanto on ympäristöystävällisin menetelmä ilman hiilidioksidipäästöjä. Siksi tutkijat etsivät keinoja tehostaa vihreän vedyn tuotantoa aktiivisista MXeeneistä.
Korean tiede- ja teknologiainstituutin (KIST) tutkimusryhmä, jota johtaa tohtori Albert Sung Soo Lee yhteistyössä Sungkyunkwanin yliopiston professori Chong Min Koon ryhmän kanssa , on kehittänyt oksidatiivisesti stabiilin molybdeenipohjaisen MXeenin elektrokatalyyttitueksi anioninvaihtokalvovesielektrolyysereissä.
Äskettäin julkaistu raportti korostaa, kuinka MXeeni kestää oksidatiivisia korkeajännitteisiä olosuhteita . Koe osoittaa, että MXeeniä voidaan käyttää hapenkehitysreaktioelektrodimateriaalina vihreän vedyn tuotannossa. Tämä voi myös alentaa sen tuotantokustannuksia.
Vihreä vedyn tuotanto ja MXenen tarve
Veden jakamiseen vety- ja happimolekyyleiksi tarvitaan paljon energiaa. Katalyytti, jossa on pieniä nanokokoisia hiukkasia ja tarjoaa suuremman pinta-alan reaktiolle, voi alentaa prosessin vaatimaa energiaa.
Vedyn tuotannon tehokkuus kuitenkin heikkenee ajan myötä, kun katalyyttihiukkaset agglomeroituvat. Tämän estämiseksi hiiltä käytetään pääasiassa katodina, mutta se hapettuu CO2:ksi anodin hapetusreaktion aikana.
Siten Mxene, nanomateriaaleja käytetään kantajina. Koska ne koostuvat metalliatomeista (Mo, Ti, Ta, Hf jne.) ja hiili- tai typpiatomeista, niillä on sähköä johtavia ominaisuuksia. Niissä on myös 2D-nanorakenne, joka sopii tukemaan katalyyttiä. Nämä ominaisuudet tekevät niistä edullisia vedyn tuotannossa.
Toisessa tutkimuksessa UT:n tutkijat kehittävät vetypolttoainetta rautapitoisista kivistä.
Poimintoja: Tehostettu vihreän vedyn tuotanto aktiivisista MXeneistä
- MXeenit ovat titaanipohjaisia ja atomiluonteensa vuoksi hapettuvat helposti vedessä. Tämä johti siihen, että katalyytti ei pysty ylläpitämään korkeaa sähkönjohtavuutta.
- Tämän rajoituksen voittamiseksi tiimi kehitti molybdeenikarbidipohjaisen MXene:n tukikatalyytiksi.
- Molybdeenipohjainen MXene luo vahvoja sidoksia molybdeeniatomien ja aktiivisten materiaalien, koboltin, välille.
- Vedyn tuotanto lisääntyy 2.45-kertaiseksi reaktiosta syntyvien kemiallisten sidosten vuoksi.
- Solun kestävyys paranee 10 kertaa verrattuna viimeisimmän titaanipohjaisen MXenen tuloksiin (joka oli alle 40 tuntia).
- Uusi lähestymistapa alentaa vihreän vedyn tuotantokustannuksia.
- Sitä sovelletaan suuriin vedyn tuotantolaitoksiin ja voimalaitoksiin.
Jälleen yksi vihreän energian läpimurto: Katalyytti vähentää iridiumin käyttöä 95 % vetyelektrolyysereissä.
KIST:n tohtori Albert Sung Soo Lee sanoo: ”Kontrollimalla MXeenin muodostavia alkuaineita pystyimme löytämään sopivia ehdokkaita vihreän vedyn tuotantoympäristöihin ja tällä tavoin varmistimme vakaan MXeenin tuen hapettavassa ympäristössä.”
”Tulevaisuudessa edistämme vetypohjaisen talouden elvyttämistä kehittämällä happea tuottavia elektrodikatalyyttejä, joilla on katalyyttinen tehokkuus ja kestävyys”, Dr. Lee lisäsi.
