به تازگی، تیمی از محققان گروه شیمی دانشگاه صنعتی پوهانگ (Postech) از طریق توسعه نانوکاتالیست پلاتین به پیشرفت قابل توجهی در کارآیی تولید هیدروژن، به‌عنوان یک منبع انرژی سبز دست یافتند. آنها با لایه‌نشانی دو فلز مختلف به صورت گام به گام، این کار را انجام دادند. یافته‌های تحقیقاتی آنها در مجله Angewandte Chemie منتشر شده است.
یک نانوکاتالیست هیبریدی تولید هیدروژن از آب را ساده‌تر می‌کند
به منظور افزایش دسترسی به وسایل نقلیه دارای هیدروژن و ایجاد هیدروژن به عنوان منبع انرژی مناسب، کاهش هزینه تولید هیدروژن ضروری است. برای دستیابی به این هدف، به حداکثر رساندن کارآیی الکترولیز هیدروژن، فرآیند تولید هیدروژن از آب، بسیار مهم است.
ترسیب مواد مجزا به صورت انتخابی در مکان‌های خاص سطح یک کاتالیزور، که اندازه آن در محدوده نانومتر است، چالش‌های قابل توجهی دارد. رسوبات ناخواسته ممکن است سایت‌های فعال کاتالیزور را مسدود کرده یا در عملکردهای آنها دخالت کنند. این مسائل مانع از رسوب همزمان نیکل و پالادیوم بر روی یک ماده واحد شده است. نیکل مسئول فعال‌سازی تقسیم آب است در حالی که پالادیوم تبدیل یون‌های هیدروژن به مولکول‌های هیدروژن را تسهیل می‌کند.
این تیم تحقیقاتی یک راکتور جدید را برای کنترل دقیق محل فلزات ترسیب شده بر روی یک نانوکریستال مسطح ۲D ایجاد کرد. علاوه بر این، آنها فرآیند ترسیب نانو مقیاس را ابداع کردند.
این رویکرد جدید منجر به توسعه مواد کاتالیزوری ترکیبی سه فلزی “پلاتین-نیکل-پالادیوم” شد که از طریق رسوبات متوالی حاصل شد که به طور انتخابی روی سطح و لبه نانوکریستال پلاتین دو بعدی را با فیلم‌های نازک پالادیوم و نیکل پوشانده‌اند.
کاتالیزور ترکیبی دارای سطح تماس نیکل/پلاتین و پالادیوم/پلاتین است که به ترتیب برای تسهیل تقسیم آب و فرآیندهای تولید مولکول هیدروژن در نظر گرفته شده است. در نتیجه، این دو فرآیند مختلف به صورت همزمان، به طور قابل توجهی اثربخشی الکترولیز هیدروژن را تقویت می‌کند.
نتایج این تحقیق نشان داد که نانوکاتالیست هیبریدی سه فلزی افزایش ۷٫۹ برابری فعالیت کاتالیزوری را در مقایسه با کاتالیزور معمولی پلاتین-کربن به همراه دارد. علاوه بر این، این کاتالیزور جدید ثبات قابل توجهی از خود نشان می‌دهد و فعالیت کاتالیزوری بالای آن حتی پس از مدت زمان ۵۰ ساعت حفظ می‌شود.
