Hier is nog een nieuwe ontdekking uit de sfeer van groene energie. Onderzoekers van RIKEN ontdekten dat een katalysator het gebruik van iridium met 95% vermindert bij de productie van waterstof. Ze verwachten de duurzaamheid te verbeteren bij de ontwikkeling van een koolstofneutrale waterstofeconomie.
Het RIKEN Center for Sustainable Resource Science (CSRS) in Japan heeft een katalysator ontwikkeld die de behoefte aan iridium in waterstofelektrolyzers zal verminderen. Door diverse beperkingen is de productie van PEM-elektrolyse niet geschikt voor grootschalig gebruik. Elektrochemische reacties verlopen doorgaans het best in een oververzadigd zuur medium, en zeldzame aardmetalen zoals iridium worden zelfs beschouwd als de beste kandidaat voor een katalysator. Het tekort aan iridium heeft de productie van groene waterstof echter tot nu toe belemmerd.
In dit verband zei dr. Ryuhei Nakamura , hoofdonderzoeker van CSRS: " Het opschalen van PEM-elektrolyse naar de terawatt-schaal zou 40 jaar aan iridium vereisen, wat absoluut onpraktisch en zeer onhoudbaar is. "
Uitdagingen bij de productie van groene waterstof
Elektrolyse van water is een milieuvriendelijk elektrochemisch proces waarbij zuurstof- en waterstofmoleculen van elkaar worden gescheiden. De waterstof die met deze methode wordt geproduceerd, kan worden opgeslagen en later worden gebruikt.
Waterstof in combinatie met een PEM (proton-ionenuitwisselingsmembraan) is geschikt voor energieopslag, waarmee bijvoorbeeld een elektrische auto kan worden aangedreven. Vanwege diverse beperkingen is de productie van PEM-elektrolyse echter niet geschikt voor grootschalig gebruik.
Hoogtepunten: RIKEN's revolutionaire katalysator Vermindert het gebruik van iridium met 95%
- De nieuwe katalysator is gebaseerd op iridiumatomen gestrooid op een mangaanoxide substraat.
- Het wordt elektrochemisch afgezet op het platina-gecoate titaniumgaas, dat corrosiebestendig is.
- De De vorm van deze opstelling is optimaal voor iridium, omdat het de beste katalytische eigenschappen biedt met de minste hoeveelheid iridium.
- Bovendien bleef het niet plakken of klonteren, waardoor de waterstofproductie mogelijk werd. efficiënt blijven in de protonuitwisselingsmembraan (PEM)-elektrolyser.
- De versie met de meest bekende werkzaamheid (94%) wordt gebruikt. Hierdoor kan de reactie in de zure omgeving op 1000 mA/cm worden gehandhaafd2 voor een maand.
- De hoeveelheid overgedragen lading was bijna 100 keer groter. Het is meer dan enig eerder experiment.
- Een PEM-elektrolyzertest voor waterelektrolyse toont de mogelijkheid om stabiliteit te behouden. Het heeft met succes 82% efficiëntie gedurende 4 maanden zonder degradatie.
- Het geëlektrolyseerde water was 10 keer zo sterk als andere niet-ruwe metaalsubstanties.
- Resultaten geven aan dat de reactiestabiliteit met meer dan 40 keer kan worden vergroot door de structuur te veranderen.
- Planar heeft sterkere bindingen met mangaan en de De hoeveelheid vlakke zuurstof in het kristal heeft een positieve invloed op de stabiliteit van de katalysator.
" We hebben een manier nodig om de kloof tussen elektrolyzers op basis van zeldzame metalen en elektrolyzers op basis van gewone metalen te overbruggen, zodat we over vele jaren geleidelijk kunnen overstappen op volledig duurzame groene waterstof ," aldus dr. Nakamura.
Heb je gehoord van een onderzoek naar kosteneffectieve, op suiker gebaseerde katalysatoren die koolstofdioxide effectief kunnen afbreken?
Toekomstig potentieel van de nieuwe katalysator
“ De verbeterde stabiliteit ging niet ten koste van de activiteit, wat meestal wel het geval is. Een PEM-waterelektrolyzer die waterstof produceert met een katalysator op basis van veelvoorkomende elementen bij een snelheid van 200 mA/cm² is zeer efficiënt ”, aldus dr. Shuang Kong , een van de eerste auteurs van de studie.
Uiteindelijk vermindert de RIKEN-katalysator het iridiumgebruik met 95% bij de productie van waterstof, wat de kracht van innovatie onderstreept.
Bron : Duurzamere en langdurigere productie van groene waterstof
