Väte anses vara den närmaste gröna energikällan eftersom den endast avger syre och vatten. Det finns olika metoder genom vilka grå, blå och grön väte produceras. Processen och typen av väte som produceras beror på energikällan och koldioxidutsläppen. Av dessa är grön väteproduktion den mest miljövänliga metoden utan koldioxidutsläpp. Därför letar forskare efter ett sätt att förbättra grön väteproduktion från aktiva MXener.
Ett forskarteam från Korea Institute of Science and Technology (KIST), lett av Dr Albert Sung Soo Lee, har i samarbete med professor Chong Min Koos grupp vid Sungkyunkwan University utvecklat en oxidativt stabil molybdenbaserad MXen som elektrokatalysatorstöd i vattenelektrolysörer med anjonbytesmembran.
Den nyligen publicerade rapporten belyser hur MXene är stabilt mot oxidativa högspänningsförhållanden . Experimentet visar att Mxene kan användas som ett elektrodmaterial för syreutvecklingsreaktion för att producera grönt väte. Detta kan också minska produktionskostnaden.
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 utvecklar UT:s forskare vätgasbränsle 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.
Ännu ett genombrott inom grön energi: Katalysator minskar iridiumanvändningen med 95 % i väteelektrolysörer.
Dr Albert Sung Soo Lee från KIST säger: ”Genom att kontrollera de element som MXene utgör kunde vi hitta lämpliga kandidater för miljöer med grön vätgasproduktion, och genom detta säkrade vi ett stabilt MXene-stöd i en oxiderande miljö.”
”I framtiden kommer vi att bidra till revitaliseringen av den vätgasbaserade ekonomin genom att utveckla syregenererande elektrodkatalysatorer med katalytisk effektivitet och hållbarhet”, tillade Dr. Lee.
Källa : Avslöjar rollen av katalytiskt aktiva MXene-stöd för att förbättra prestanda och hållbarhet
