Используя энергию солнечных модулей и ветряных турбин, воду можно разделить электролизом на составляющие водород и кислород без каких-либо опасных выбросов. Поскольку доступность энергии из возобновляемых источников меняется при производстве зеленой, i.е.
CO2-нейтральный, водородный, очень важно знать поведение катализаторов при высоких нагрузках и динамических условиях. "При больших токах на аноде может наблюдаться сильное образование пузырьков кислорода, что затрудняет измерения. До сих пор это сделало невозможным получение надежного измерительного сигнала », – говорит первый автор исследования д-р.
Штеффен Чиоска из Института химической технологии и химии полимеров KIT (ITCP). Комбинируя различные методы, исследователи теперь преуспели в фундаментальном исследовании поверхности катализатора на основе оксида иридия в динамических условиях эксплуатации. «Впервые мы изучили поведение катализатора на атомном уровне, несмотря на сильную эволюцию пузырьков», – говорит Чиоска. Американское химическое общество (ACS) считает важность публикации KIT для международного сообщества высокой и рекомендует ее как выбор редакции ACS.
Рентгеновская абсорбционная спектроскопия с синхротронным светом
Что касается катализа, исследователи из ITCP KIT, Института исследований и технологий катализа и группы электрохимических технологий Института прикладных материалов объединили рентгеновскую абсорбционную спектроскопию для высокоточного исследования модификаций на атомном уровне с другими методами анализа. «Мы наблюдали регулярные процессы на поверхности катализатора во время реакции, потому что все неровности были отфильтрованы – аналогично съемке на малой скорости на дороге ночью – и мы также исследовали динамические процессы», – говорит Чиоска. «Наше исследование обнаруживает весьма неожиданные структурные изменения, связанные со стабилизацией катализатора при высоких напряжениях при динамической нагрузке», – добавляет химик. Снижается растворение оксида иридия, материал остается стабильным.
Полученные данные будут способствовать созданию более совершенных и эффективных катализаторов
Чиоска отмечает, что понимание процессов на поверхности катализатора открывает путь к дальнейшим исследованиям катализаторов при высоких электрических потенциалах и будет способствовать разработке улучшенных и более эффективных катализаторов, отвечающих потребностям энергетического перехода.
Исследование является частью приоритетной программы Dynakat, финансируемой Немецким исследовательским фондом. Сотрудничество более 30 исследовательских групп со всей Германии координируется профессором Ян-Дирком Грюнвальдтом из ITCP.
Зеленый водород считается экологически чистым материалом для хранения химической энергии и, следовательно, важным элементом декарбонизации электронной.грамм. сталелитейная и химическая промышленность.
Согласно Национальной водородной стратегии, принятой федеральным правительством в 2020 году, надежное, доступное и устойчивое производство водорода станет основой для его использования в будущем.