Japonya’daki Tokhok Üniversitesi’ndeki bilim adamları, asidik bir ortamda oksijen reaksiyonunun (OR) verimliliğini ve stabilitesini önemli ölçüde artıran bir katalizör geliştirdiler. Bu keşif, yeşil hidrojen üretim teknolojilerinin geliştirilmesinde önemli bir adım olabilir.
Doçent Lee tarafından yönetilen Araştırma Grubu, Tokhoka İleri Materyal Araştırmaları Enstitüsü (WPI-Aimr) Üniversitesi Tokhoka yarattı. Bu katalizör, asidik koşullarda yüksek katalitik aktivite ve dayanıklılık elde etme konusunda uzun bir problemi çözer.
Oksijen salınımının reaksiyonu, umut verici bir çevre dostu enerji kaynağı olarak kabul edilen hidrojen için suyun parçalanmasında önemli bir rol oynar. Bununla birlikte, geleneksel katalizörler genellikle asidik bir ortamda yüksek performans ve stabiliteyi koruyamazlar.
Yeni RZW katalizörü, tungsten (W) ‘nin benzersiz elektron -sertifikasyon özelliklerini ve iyileştirme veya özellikleri için çinkonun (Zn) “kurban” davranışını kullanır. Çalışma, başlangıç veya işlem sırasında çinkonun katalizörden çözüldüğünü ve tungsten parçacıkları tarafından yakalanan elektronları serbest bıraktığını gösterdi. Bu, rutenes (Ru) alanlarında elektronların birikmesine yol açarak katalitik aktiviteyi arttırır.
Çinkonun çözülmesine rağmen, katalizör, esas olarak köprü alanlarını işgal eden ve rutenya aktif konfigürasyonlarını koruyan tungsten’in stabilize edici rolü nedeniyle yapısal bütünlüğünü ve katalitik etkinliğini korur.
OR’deki katalizörün yapısal ve elektronik özelliklerini incelemek için araştırma grubu, X-ışını fotoelektronik spektroskopisi (XPS), yüksek çözünürlüklü (HRTEM) yarı saydam bir elektronik mikroskopi dahil olmak üzere deneysel yöntemlerin bir kombinasyonunu kullandı ve X-ışını emiliminin genişletilmiş ince yapısı (FT-EXAFS). Ek olarak, yoğunluk işlevselliği teorisi (DFT) kullanılarak teorik hesaplamalar yapıldı.
Sonuçlar, çinkonun hızlı çözülmesinin elektron transferini iyileştirmeye önemli ölçüde yardımcı olduğunu ve hem OR aktivitesini hem de katalizörün uzun vadeli stabilitesini arttırdığını gösterdi.
Hao Lee, “Bu keşif stratejik alaşımlı tungsten ve çinko gibi kurban metallerin kullanımının veya katalizörlerin özelliklerini önemli ölçüde artırabileceğini gösteriyor” dedi. “Sonuçlarımız, bu yaklaşımın yenilenebilir enerji kaynaklarına geçmek için son derece önemli olan“ yeşil ”hidrojen üretimi için son derece etkili ve ekonomik katalizörlerin geliştirilmesi için umut verici bir yol açtığını göstermektedir.”
Bu çalışmada bir sonraki adım, temel araştırma ve hidrojen üretim teknolojilerinin pratik kullanımı arasındaki boşluğun üstesinden gelmek için gerçek koşullardaki performansını değerlendirmek için tam elektroliz sistemlerinde RZW katalizörünün testi olacaktır.
