Результаты исследования опубликованы в журнале iScience (Q1, IF: 4,163).
Получение водорода методом электролиза – широко известный процесс. Для снижения его энергоемкости и ускорения процесса применяют различные катализаторы, наиболее активными из которых являются катализаторы на основе металлов платиновой группы (платина, палладий и другие). Однако высокая стоимость, относительно небольшие запасы и надзор за их оборотом ограничивают их повсеместное использование. Поэтому актуален поиск более дешевых аналогов со схожими свойствами.
Ученые разработали структуру, которая представляет собой оксид молибдена на поверхности карбида молибдена, интегрированного в допированную азотом графитовую углеродную матрицу. Синтез нового катализатора простой и энергоэффективный в сравнении с прямыми аналогами. Его получили безвакуумным электродуговым методом. Исследование полученной структуры проводилось совместно с учеными Цзилиньского университета (Китай).Перспективной заменой дорогим катализаторам считаются материалы на основе переходных металлов, при этом среди карбидов наиболее активным является карбид молибдена. В литературе исследованы различные способы улучшения свойств катализаторов на основе карбида молибдена путем допирования другими атомами, образования определенных структур и так далее. В нашей работе мы объединили несколько таких способов и разработали новую структуру, полученную из трех составляющих– молибдена, меламина и графита,
Результаты исследования синтезированного материала в качестве катализаторов реакции получения водорода показали, что он обладает высокой электрохимической стойкостью и может сохранять стабильность в течение 15 дней. В то время, как стойкость аналогичных катализаторов не превышает 50 часов.
«Разработанный нами катализатор более чем в семь раз превосходит по стойкости аналоги. К тому же, он демонстрирует хорошую активность в реакции выделения водорода из воды. Она (активность катализатора в реакции выделения водорода – ред.) оценивается по величине перенапряжения. У эталонного катализатора на основе платины эта величина составляет -31 мВ, чем ближе перенапряжение к этому значению, тем лучше. У большинства существующих аналогов эта характеристика находится в среднем диапазоне -200-250 мВ. Перенапряжение нашего катализатора на уровне -148 мВ. Существуют исследования, в которых это значение еще ниже. Однако, производство таких катализаторов затруднительно, а их использование ограничено. Наш катализатор же прост в получении и показывает хорошие перспективы дальнейшего использования», — добавляет Юлия Васильева.
В планах у ученых продолжить работу по разработке и испытанию характеристик различных материалов для получения максимально эффективных катализаторов для получения водорода.