Даследчыкі прадставілі новую стратэгію для ўзмацнення каталітычнай актыўнасці з выкарыстаннем субаксіду вальфраму ў якасці аднаатамнага каталізатара (SAC). Гэтая стратэгія, якая значна паляпшае рэакцыю вылучэння вадароду (HER) у металічнай плаціне (pt) у 16,3 разы, пралівае святло на распрацоўку новых электрахімічных каталітычных тэхналогій.

Вадарод рэкламаваўся як перспектыўная альтэрнатыва выкапнёваму паліву. Аднак большасць звычайных прамысловых метадаў вытворчасці вадароду сутыкаюцца з экалагічнымі праблемамі, выкідваючы значную колькасць вуглякіслага газу і парніковых газаў.

Электрахімічнае расшчапленне вады лічыцца патэнцыйным падыходам для вытворчасці чыстага вадароду. Pt з'яўляецца адным з найбольш часта выкарыстоўваюцца каталізатараў для паляпшэння прадукцыйнасці ЯЕ пры электрахімічным расшчапленні вады, але высокі кошт і дэфіцыт Pt застаюцца ключавымі перашкодамі для масавага камерцыйнага прымянення.

SAC, у якіх усе віды металаў індывідуальна дыспергаваныя на жаданым матэрыяле-носьбіце, былі вызначаны як адзін са спосабаў паменшыць колькасць выкарыстання Pt, паколькі яны забяспечваюць максімальную колькасць адкрытых атамаў Pt.

Натхнёная больш раннімі даследаваннямі, якія ў асноўным былі сканцэнтраваны на SAC, якія падтрымліваюцца матэрыяламі на аснове вугляроду, даследчая група KAIST пад кіраўніцтвам прафесара Jinwoo Lee з Дэпартамента хімічнай і біямалекулярнай інжынерыі даследавала ўплыў дапаможных матэрыялаў на прадукцыйнасць SAC.

Прафесар Лі і яго даследчыкі прапанавалі мезопористый субаксід вальфраму ў якасці новага апорнага матэрыялу для атамна-дысперснага Pt, паколькі чакалася, што ён забяспечвае высокую электронную праводнасць і мае сінэргетычны эфект з Pt.

Яны параўналі прадукцыйнасць аднаатамнай Pt, якая падтрымліваецца адпаведна вугляродам і субаксідам вальфраму. Вынікі паказалі, што эфект падтрымкі адбыўся з субаксідам вальфраму, у якім масавая актыўнасць аднаатамнай Pt, падмацаванай субаксідам вальфраму, была ў 2,1 разы большая, чым аднаатамная Pt, падмацаваная вугляродам, і ў 16,3 разы вышэйшая, чым Pt наначасціц, якія падтрымліваюцца вугляродам.

Каманда адзначыла змену ў электроннай структуры Pt праз перанос зарада з субаксіду вальфраму на Pt. Паведамляецца, што гэта з'ява стала вынікам моцнага ўзаемадзеяння металу і носьбіта паміж Pt і субаксідам вальфраму.

Прадукцыйнасць HER можна палепшыць не толькі за кошт змены электроннай структуры металу, які падтрымліваецца, але і шляхам індукцыі іншага эфекту падтрымкі, эфекту пераліву, паведаміла даследчая група. Перацяканне вадароду - гэта з'ява, пры якой адсарбаваны вадарод мігруе з адной паверхні на іншую, і гэта адбываецца лягчэй, калі памер Pt становіцца меншым.

Даследчыкі параўналі характарыстыкі аднаатамных наначасціц Pt і Pt, якія падтрымліваюцца субаксідам вальфраму. Аднаатамная Pt, падмацаваная субаксідам вальфраму, прадэманстравала больш высокую ступень з'явы пераліву вадароду, што павялічыла масавую актыўнасць Pt для вылучэння вадароду да 10,7 разоў у параўнанні з наначасціцамі Pt, падмацаванымі субаксідам вальфраму.

Прафесар Лі сказаў: «Выбар правільнага апорнага матэрыялу важны для паляпшэння электракаталізу ў вытворчасці вадароду. Каталізатар з субаксіду вальфраму, які мы выкарыстоўвалі для падтрымання Pt у нашым даследаванні, азначае, што ўзаемадзеянне паміж добра падабраным металам і апорай можа рэзка павысіць эфектыўнасць працэсу».