Vätgas anses vara närmast nästa gröna energikälla eftersom det bara avger syre och vatten. Det finns olika metoder genom vilka grått, blått och grönt väte produceras. Processen och typen av väte som produceras beror på energikällan och koldioxidutsläpp. Av dessa, grönt väte produktion är den mest miljövänliga metoden utan några CO2-utsläpp. Således letar forskare efter en väg mot ökad produktion av grönt väte från aktiva MXener.
En forskargrupp från Korea Institute of Science and Technology (KIST) ledd av Dr Albert Sung Soo Lee i samarbete med gruppen av Professor Chong Min Koo vid Sungkyunkwan University, har utvecklat ett oxidativt stabil molybdenbaserad MXene som elektrokatalysatorstöd i anjonbytarmembranvattenelektrolysatorer.
Den nyligen publicerade rapporten belyser hur MXene är stabilt mot oxidativa högspänningsförhållanden. Experimentet visar att Mxene kan användas som ett syreevolutionsreaktionselektrodmaterial för att producera grönt väte. Detta kan också minska produktionskostnaderna.
Grönt väteproduktion och behov av MXene
Det krävs mycket energi för att dela vatten i väte- och syremolekyler. En katalysator med små partiklar i nanoskala som ger en större yta för reaktion kan sänka den energi som krävs av processen.
Emellertid minskar väteproduktionseffektiviteten med tiden när katalysatorpartiklar agglomererar. För att förhindra detta används kol huvudsakligen som katod men det oxideras till CO2 under anodens oxidationsreaktion.
Således, Mxene, används nanomaterialen som stöd. Eftersom de är sammansatta av metallatomer (Mo, Ti, Ta, Hf, etc.), och kol- eller kväveatomer, uppvisar de elektriskt ledande egenskaper. Dessutom har de en 2D nanostruktur som är lämplig för att stödja katalysatorn. Dessa egenskaper gör dem gynnsamma för väteproduktion.
I en annan forskning, UT:s forskare utvecklar vätebränsle från järnrika bergarter.
Höjdpunkter: Förbättrad produktion av grönt väte från Active MXenes
- MXener är titanbaserade och på grund av sin atomära natur oxiderar de lätt i vatten. Detta ledde till den inneboende nackdelen med katalysatorn att den inte kunde upprätthålla hög elektrisk ledningsförmåga.
- För att övervinna denna begränsning utvecklade teamet en molybdenkarbidbaserad MXene som en stödjande katalysator.
- Molybdenbaserad MXene skapar starka bindningar mellan molybdenatomer och aktiva material kobolt på ytan.
- Väteproduktionen ökas med 2.45 gånger på grund av de kemiska bindningarna som resulterar av reaktionen.
- Cellens hållbarhet förbättras med 10 gånger jämfört med resultaten av den senaste titanbaserade MXene (som var mindre än 40 timmar).
- Det nya tillvägagångssättet minskar kostnaderna för produktion av grönt väte.
- Det kommer att tillämpas på storskaliga väteproduktionsanläggningar och kraftverk.
Annan Genombrott för grön energi: Katalysator sänker iridiumanvändningen med 95 % i väteelektrolysatorer.
Dr Albert Sung Soo Lee från KIST säger, "Genom att kontrollera de element som utgör MXene kunde vi hitta lämpliga kandidater för miljöer för grönt väteproduktion, och genom detta säkrade vi ett stabilt MXene-stöd i en oxiderande miljö."
"I framtiden kommer vi att bidra till att vitalisera den vätebaserade ekonomin genom att utveckla syrealstrande elektrodkatalysatorer med katalytisk effektivitet och hållbarhet." Dr. Lee tillade.
Källa: Att avslöja rollen som katalytiskt aktiva MXene stödjer för att förbättra prestanda och hållbarhet
