Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο Σεντ Λούις (Washington University in St. Louis) πέτυχαν μια σημαντική ανακάλυψη που θα μπορούσε να αλλάξει τα δεδομένα στον τομέα της καθαρής ενέργειας. Η ομάδα, υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Gang Wu, ανέπτυξε έναν νέο καταλύτη που επιτρέπει την παραγωγή υδρογόνου από το νερό με εξαιρετικά χαμηλό κόστος, αποφεύγοντας τη χρήση πανάκριβων μετάλλων της ομάδας του λευκόχρυσου (PGM).
Η τεχνολογία βασίζεται σε έναν ηλεκτρολύτη νερού με μεμβράνη ανταλλαγής ανιόντων (AEMWE), ο οποίος χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές, όπως ο ήλιος και ο άνεμος, για να διασπάσει το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο. Μέχρι σήμερα, η ευρεία υιοθέτηση αυτής της μεθόδου παρεμποδιζόταν από την ανάγκη για ακριβά υλικά που καθιστούσαν την αποθήκευση ενέργειας ασύμφορη.
Ο νέος καταλύτης χωρίς λευκόχρυσο
Για την κατασκευή του καταλύτη, οι επιστήμονες συνδύασαν φωσφορίδιο του ρηνίου (Re2P) και φωσφορίδιο του μολυβδαινίου (MoP). Αυτός ο συνδυασμός δημιούργησε ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό σύνθετο υλικό που επιταχύνει τη διαδικασία εξαγωγής υδρογόνου. Το ρήνιο βοηθά στην προσκόλληση και την απελευθέρωση του υδρογόνου από την επιφάνεια του καταλύτη, ενώ το μολυβδαίνιο επιταχύνει τη διάσπαση του νερού στον αλκαλικό ηλεκτρολύτη.
«Η μετάβαση από το νερό στο υδρογόνο είναι ένας ιδιαίτερα επιθυμητός τρόπος για την αποθήκευση ενέργειας για διάφορες εφαρμογές», δήλωσε ο καθηγητής Gang Wu. «Το ίδιο το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φορέας ενέργειας και είναι χρήσιμο σε διαφορετικές χημικές βιομηχανίες και τη μεταποίηση».
Ανθεκτικότητα και βιομηχανική εφαρμογή
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά χαρακτηριστικά του νέου καταλύτη είναι η αντοχή του. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, το σύστημα λειτούργησε για περισσότερες από 1.000 ώρες σε πυκνότητες ρεύματος βιομηχανικού επιπέδου (1 έως 2 αμπέρ ανά τετραγωνικό εκατοστό). Αυτή η επίδοση τον κατατάσσει ανάμεσα στους πιο ανθεκτικούς καταλύτες χωρίς λευκόχρυσο που έχουν αναπτυχθεί ποτέ για αυτή την τεχνολογία.
Σύμφωνα με τον Wu, η επιτυχία της ομάδας οφείλεται στον ακριβή σχεδιασμό του δικτύου δεσμών υδρογόνου στη διεπαφή καταλύτη/ηλεκτρολύτη. Οι μετρήσεις έδειξαν ότι ο νέος καταλύτης παρουσιάζει τη χαμηλότερη αντίσταση και την ταχύτερη κινητική προσρόφησης υδρογόνου, γεγονός που τον καθιστά μια από τις πιο ελπιδοφόρες λύσεις για πρακτική εφαρμογή σε μεγάλη κλίμακα. Αν και οι πειραματικές δοκιμές έγιναν σε εργαστηριακό επίπεδο, το επόμενο βήμα της έρευνας είναι η διερεύνηση της επέκτασης της τεχνολογίας για βιομηχανική χρήση, ανοίγοντας το δρόμο για ένα μέλλον με προσιτά και καθαρά καύσιμα υδρογόνου.