Oamenii de știință au descoperit un catalizator pentru producerea eficientă a hidrogenului
Ca oameni de știință de cercetare din SUA tungstenita foi atomically subțiri (compus tungsten cu sulf) sunt catalizatori eficienți pentru reacția de evoluție a hidrogenului din apă. Oamenii de știință cred că materialul, care poate fi obținut cu ajutorul peelingul chimic, poate fi o bună alternativă la catalizatori mai scumpe de platină. utilizate în prezent pentru producerea de celule de combustie cu hidrogen in electrolit polimer pe bază de membrană.
Este cunoscut faptul că hidrogenul poate fi alternativa mai prietenos pentru combustibilii fosili tradiționali, în special în cazul în care se obține printr-o metodă electrochimică a apei de mare convențională. Așa-numita reacția de evoluție a hidrogenului poate fi realizată în celule cu membrană pe bază de electrolit polimer (celulă cu membrană polimerică electrolit, PEMC). Cu toate acestea, înainte de utilizarea lor va fi punct de vedere economic, oamenii de știință vor dezvolta catalizatori mai bune, care reduc la supratensiune în această structură. Până în prezent, cel mai faimos catalizator electroactive pentru pile de combustie cu hidrogen - este platina, dar este prea scump pentru utilizarea pe scară largă.
În rolul de catalizatori pot face compuși chimici, cunoscut sub numele de dichalcogenides. Acest lucru este ușor de materiale având o formulă chimică MX2 manipulate. în care M este un metal de tranziție (de exemplu, molibden sau wolfram) și X - este un sulf, seleniu sau telur. Astfel de materiale sunt în „vrac“ semiconductori de aplicație concretă cu bandgap indirectă și în structurile bidimensionale se deplasează în semiconductori cu bandgap directă. Această caracteristică le poate face blocuri de construcție ideale pentru o varietate de aplicații optoelectronică, în special în cadrul producției de diode emițătoare de lumină sau celule solare.
Lucrând în această direcție, un grup de oameni de știință de la Universitatea Rutgers (SUA), a constatat că un bun catalizator pentru reacția de producere a hidrogenului ar putea fi un nou WS2 structură cristalină. cunoscut ca fază 1T, având proprietăți metalice. Ea are o geometrie octaedrala și nu au fost studiate (pana acum, cercetatorii au acordat o atenție deosebită pe așa-numita 2H faza, care are o geometrie prismatica trigonala și prezintă proprietăți semiconductoare). Prin structura sa un monostrat WS2 foarte similar cu grafen, cu excepția faptului că acesta constă dintr-un atom de tungsten unic cuprins între două straturi de atomi de sulf, compus care se realizează prin intermediul unor legături ionice. Astfel, WS2 monostrat are o grosime de trei atomi, în timp ce graphene constând numai din atomi de carbon. Ea are o grosime de 1 atom.
Trebuie remarcat faptul că exprimarea proprietăților semiconductoare sau metalice (adică, 1T sau fază 2H), depinde de coordonarea atomilor de wolfram. Ca parte a muncii lor, oamenii de știință au doar 1T faze cu ajutorul peeling chimic surround, WS2 de cristal. care determină o schimbare de fază între faze.
Așa cum arată experimentele de grup de cercetare, WS2 pot fi utilizate pentru a produce hidrogen cu tensiune foarte mică, adică, diferență primară scăzută a potențialului termodinamic al sistemului și potențialul termodinamic la care are loc o reacție (adică energia scăzută necesară pentru a porni sistemul de reacție) pe suprafața materialului. Mai mult, sa constatat că 1T faze îmbunătățește cinetica reacției (datorită conductivității bună).
Astfel, activitatea de oamenii de știință au arătat direcția în care poate fi îmbunătățită activitatea catalitică a catalizatorilor cunoscuți în celule de combustie. Sa dovedit că deformarea structurală convențională crește semnificativ efectul catalizatorului. In plus, aceasta permite o mică cantitate de material este limitată prin acoperirea unei suprafețe de celule suficient de mare.
În prezent, echipa este de lucru pentru a îmbunătăți catalizatorul său. Aplicată experimental materialul în acest moment nu ajunge la parametrii calculați, așa cum nu este uniformă, iar zonele de compresiune și de tensiune în cadrul reacției nu sunt active. În plus față de rezolvarea acestei probleme, cercetatorii plan ia în considerare asocierea WS2 cu alte materiale conductoare, de exemplu, graphene sau nanotuburi de carbon pentru a spori cinetica reacției.