Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một bước tiến khác cho năng lượng tái tạo: Việc sản xuất hydro xanh có thể còn hiệu quả hơn nữa trong tương lai. Bằng cách áp dụng một bước quy trình bất thường, các nhà hóa học đã tìm ra cách xử lý các vật liệu điện cực rẻ tiền và cải thiện đáng kể tính chất của chúng trong quá trình điện phân.
Một bước tiến khác cho năng lượng tái tạo: Việc sản xuất hydro xanh có thể còn hiệu quả hơn nữa trong tương lai. Bằng cách áp dụng một bước quy trình bất thường, các nhà hóa học tại Đại học Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) đã tìm ra cách xử lý các vật liệu điện cực rẻ tiền và cải thiện đáng kể tính chất của chúng trong quá trình điện phân. Nhóm đã công bố kết quả nghiên cứu của họ trên tạp chí ACS Catalysis .
Hydrogen được cho là giải pháp cho vấn đề lưu trữ năng lượng tái tạo. Nó có thể được sản xuất trong các máy điện phân cục bộ, được lưu trữ tạm thời và sau đó chuyển đổi rất hiệu quả thành điện năng trong pin nhiên liệu. Nó cũng phục vụ như một nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghiệp hóa chất. Tuy nhiên, việc sản xuất hydro xanh vẫn bị cản trở bởi sự chuyển đổi kém của điện được cung cấp. “Một lý do là tải trọng động của dòng điện dao động từ mặt trời và gió nhanh chóng đẩy vật liệu đến giới hạn của chúng. Vật liệu xúc tác giá rẻ nhanh chóng trở nên kém hoạt động hơn”, giáo sư Michael Bron từ Viện Hóa học tại MLU, giải thích vấn đề cơ bản.
Nhóm nghiên cứu của ông hiện đã phát hiện ra một phương pháp làm tăng đáng kể cả tính ổn định và hoạt động của các điện cực niken hydroxit rẻ tiền. Niken hydroxit là một chất thay thế rẻ tiền cho các chất xúc tác rất hoạt động nhưng cũng đắt tiền, như iridium và bạch kim. Các tài liệu khoa học khuyến nghị làm nóng hydroxit lên đến 300 độ. Điều này làm tăng tính ổn định của vật liệu và chuyển đổi một phần thành oxit niken. Nhiệt độ cao hơn sẽ phá hủy hoàn toàn hydroxit. Các nhà khoa học muốn nhìn thấy điều này bằng chính đôi mắt của mình và dần dần làm nóng vật liệu trong phòng thí nghiệm đến 1.000 ° C.
Khi nhiệt độ tăng, các nhà nghiên cứu đã quan sát những thay đổi dự kiến đối với các hạt riêng lẻ dưới kính hiển vi điện tử. Những hạt này đã được chuyển đổi thành oxit niken, phát triển cùng nhau để tạo thành các cấu trúc lớn hơn và, ở nhiệt độ rất cao, hình thành các mô hình gợi nhớ đến sự giao thoa của ngựa vằn. Tuy nhiên, thử nghiệm điện hóa đáng ngạc nhiên cho thấy mức độ hoạt động liên tục của các hạt, đáng lẽ không còn có thể sử dụng được trong quá trình điện phân. Theo quy luật, các bề mặt lớn và do đó, các cấu trúc nhỏ hơn hoạt động nhiều hơn trong quá trình điện phân. Do đó, nhóm của Bron gán mức độ hoạt động cao của các hạt lớn hơn nhiều của chúng tôi đến một hiệu ứng, đáng ngạc nhiên, chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao: sự hình thành các khuyết tật oxit hoạt động trên các hạt.
Sử dụng phương pháp tinh thể học tia X, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra cấu trúc tinh thể của các hạt hydroxit thay đổi như thế nào khi nhiệt độ tăng. Họ kết luận rằng khi được làm nóng đến 900 ° C, một điểm mà tại đó các hạt thể hiện mức độ hoạt động cao nhất, các khuyết tật trải qua quá trình chuyển tiếp được hoàn thành ở 1.000 ° C. Lúc này hoạt động đột nhiên giảm trở lại.
Bron và nhóm của ông tự tin rằng họ đã tìm thấy một phương pháp đầy hứa hẹn kể từ đó, ngay cả sau khi đo lặp lại sau 6.000 chu kỳ, các hạt nóng vẫn tạo ra điện nhiều hơn 50% so với các hạt không được xử lý. Tiếp theo các nhà nghiên cứu muốn sử dụng nhiễu xạ tia X để hiểu rõ hơn tại sao những khiếm khuyết này làm tăng hoạt động rất nhiều. Họ cũng đang tìm cách sản xuất vật liệu mới để các cấu trúc nhỏ hơn được giữ lại ngay cả sau khi xử lý nhiệt.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :