Жаңартылатын энергия көздеріне арналған тағы бір қадам: жасыл сутегін өндіру болашақта бұдан да тиімдірек болуы мүмкін. Мартин Лютер университетінің Галле-Виттенберг (MLU) химиктері әдеттен тыс процесс қадамын қолдану арқылы қымбат емес электродтық материалдарды өңдеудің және электролиз кезінде олардың қасиеттерін айтарлықтай жақсартудың жолын тапты. Топ зерттеу нәтижелерін ACS Catalysis журналында жариялады.
Сутегі жаңартылатын энергияны сақтау мәселесінің шешімі деп саналады. Оны жергілікті электролизерлерде өндіруге, уақытша сақтауға, содан кейін отын ұяшығында өте тиімді түрде электр энергиясына айналдыруға болады. Ол химия өнеркәсібінде маңызды шикізат ретінде де қызмет етеді. Дегенмен, сутегінің жасыл өндірісі әлі де жеткізілетін электр энергиясының нашар түрленуіне байланысты кедергі келтіруде. "Бір себебі, күн мен желден келетін құбылмалы электр энергиясының динамикалық жүктемесі материалдарды тез арада өз шегіне дейін итермелейді. Арзан катализатор материалдары тез белсенді түрде азаяды", - дейді MLU химия институтының профессоры Майкл Брон негізгі мәселені түсіндіре отырып..
Оның зерттеу тобы енді арзан никель гидроксиді электродтарының тұрақтылығын да, белсенділігін де айтарлықтай арттыратын әдісті тапты. Никель гидроксиді - иридий және платина сияқты өте белсенді, бірақ сонымен бірге қымбат катализаторларға арзан балама. Ғылыми әдебиеттерде гидроксидті 300 градусқа дейін қыздыру ұсынылады. Бұл материалдың тұрақтылығын арттырады және оны ішінара никель оксидіне айналдырады. Жоғары температура гидроксидті толығымен жояды. "Біз мұны өз көзімізбен көргіміз келді және зертханада материалды бірте-бірте 1000 °C дейін қыздырдық", - дейді Брон.
Температура көтерілген сайын зерттеушілер электронды микроскоп астында жекелеген бөлшектердің күтілетін өзгерістерін байқады. Бұл бөлшектер никель оксидіне айналды, үлкен құрылымдарды қалыптастыру үшін бірге өсті және өте жоғары температурада зебра өткелдерін еске түсіретін үлгілер қалыптастырды. Дегенмен, электрохимиялық сынақтар электролизде бұдан былай қолданылмайтын бөлшектердің тұрақты жоғары белсенділік деңгейін көрсетті. Әдетте, электролиз кезінде үлкен беттер, демек, кіші құрылымдар белсендірек болады. «Сондықтан біз әлдеқайда үлкен бөлшектердің белсенділігінің жоғары деңгейін, таңқаларлық, тек жоғары температурада болатын әсерге жатқызамыз: бөлшектерде белсенді оксид ақауларының пайда болуы», - дейді Брон.
Рентгендік кристаллографияны қолдану арқылы зерттеушілер температура көтерілген сайын гидроксид бөлшектерінің кристалдық құрылымы қалай өзгеретінін анықтады. Олар 900 ° C дейін қыздырылған кезде, бөлшектер ең жоғары белсенділікті көрсететін нүктеде, ақаулар 1 000 ° C температурада аяқталатын ауысу процесінен өтеді деген қорытындыға келді. Осы кезде белсенділік кенеттен қайтадан төмендейді.
Брон және оның командасы 6 000 циклден кейін қайталанатын өлшеулерден кейін де қыздырылған бөлшектер өңделмеген бөлшектерге қарағанда әлі де 50% көп электр қуатын өндіретіндіктен, перспективалық тәсіл тапқанына сенімді. Одан әрі зерттеушілер бұл ақаулардың белсенділікті неге сонша арттыратынын жақсы түсіну үшін рентгендік дифракцияны пайдаланғысы келеді. Сондай-ақ олар кішірек құрылымдар термиялық өңдеуден кейін де сақталуы үшін жаңа материалды шығару жолдарын іздестіруде.
