Wasserstofferzeugende Katalysatoren können synergistische Effekte erzeugen, wenn verschiedene Materialien mit ihren einzigartigen Eigenschaften geschichtet werden. Kürzlich hat ein koreanisches Forschungsteam eine Technologie entwickelt, um die Effizienz der Wasserstofferzeugung zu verbessern, indem Platin (Pt) über der Oberfläche von NiFe-beschichtetem Doppelhydroxid (LDH) abgeflacht wird.
Erscheint als Zusatzcover der Zeitschrift der American Chemical Societywurde diese Studie von einem POSTECH-Forschungsteam unter der Leitung von Professor In Su Lee, Forschungsprofessor Soumen Dutta und Dr. Yu-Rim Hong (von der Fakultät für Chemie) in Zusammenarbeit mit Professor Si-Young Choi (Abteilung für Materialwissenschaften und Engineering) und Professor Jeong Woo Han (Department of Chemical Engineering).
Platin verbindet sich gut mit Wasserstoff und wird oft als der beste Katalysator für die Wasserstofferzeugung angesehen. Da jedoch die Wasserzersetzungsfähigkeit von Platin schlecht ist, wurden Untersuchungen durchgeführt, um diese Fähigkeit zu verbessern, indem Platin mit Eisen- und Nickelhydroxid kombiniert wurde.
Das Team von Professor In Su Lee hat bereits ein Sandwich-Hybridmaterial synthetisiert, bei dem zweidimensionale (2D) NiFe-Hydroxid-Nanoplättchen zwischen porösen 2D-Platin-Nanoplättchen eingebettet sind. Dieses Material wurde durch ein erfinderisches Verfahren zum Aufwachsen einer Platinschicht von ~1 nm auf der Oberfläche von NiFe-Hydroxid mit einer Dicke von mehreren Nanometern hergestellt.
In dieser Studie wurde ein Verfahren zum Synthetisieren der Platinschicht durch separates Dünnen verwendet. Dies wurde durchgeführt, um die Begrenzung des ungleichmäßigen Wachstums der Platinschicht auf der NiFe-Hydroxidoberfläche zu überwinden.
Die Forscher stellten sicher, dass sowohl die oberen als auch die unteren Kristallebenen von Platin als flache Oberfläche in einem begrenzten 2D-Nanoraum wuchsen, um effektiver mit Eisen- und Nickelhydroxid zu reagieren. Bei diesem Katalysator tritt ein komplementärer Effekt zwischen NiFe-Hydroxid und Platin auf, die an einer breiten Grenzfläche eng verbunden sind.
In dieser Studie war die Aktivität des entwickelten Katalysators 11,2-mal höher als die des herkömmlichen Katalysatormaterials (20 Gew.-% Pt/C) und seine Funktion war über einen langen Zeitraum stabil. Es wird erwartet, dass dieses Ergebnis, das die Effizienz der Wasserstofferzeugung durch ein innovatives Katalysatorsyntheseverfahren verbesserte, einen großen Beitrag zum zukünftigen Katalysatorfeld leisten wird.
Professor In Su Lee sagte: „Dieser Katalysator zeigt das höchste Aktivitäts- und Stabilitätsniveau unter den Katalysatormaterialien für die alkalische Wasserelektrolyse und soll die Erzeugung von grünem Wasserstoff, der als wichtigste kohlenstoffarme Energiequelle gilt, erheblich steigern.“
Yu-Rim Hong et al, Kristallfacetten-manipulierte 2D-Pt-Nanodendriten zur Erzielung einer intimen Heterogrenzfläche für Wasserstoffentwicklungsreaktionen, Zeitschrift der American Chemical Society (2022). DOI: 10.1021/jacs.2c01589
Bereitgestellt von der Pohang University of Science and Technology