Tyrėjai pristatė naują katalizinio aktyvumo didinimo strategiją, naudojant volframo suboksidą kaip vieno atomo katalizatorių (SAC). Ši strategija, kuri žymiai pagerina vandenilio evoliucijos reakciją (HER) metalinėje platinoje (pt) 16,3 karto, atskleidžia naujų elektrocheminių katalizatorių technologijų kūrimą.

Vandenilis buvo reklamuojamas kaip perspektyvi alternatyva iškastiniam kurui. Tačiau dauguma įprastų pramoninių vandenilio gamybos metodų yra susiję su aplinkosaugos problemomis, todėl išsiskiria daug anglies dioksido ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų.

Elektrocheminis vandens padalijimas laikomas galimu švaraus vandenilio gamybos metodu. Pt yra vienas iš dažniausiai naudojamų katalizatorių, gerinančių HER veikimą elektrocheminio vandens skaidymo metu, tačiau didelė Pt kaina ir trūkumas išlieka pagrindinėmis kliūtimis masiniam komerciniam pritaikymui.

SAC, kai visos metalo rūšys yra atskirai išsklaidytos ant norimos pagalbinės medžiagos, buvo nustatytas kaip vienas iš būdų sumažinti Pt naudojimą, nes jie siūlo didžiausią paviršiuje veikiančių Pt atomų skaičių.

Įkvėpta ankstesnių tyrimų, kuriuose daugiausia dėmesio buvo skirta SAC, paremtam anglies pagrindu pagamintomis medžiagomis, KAIST tyrimų grupė, vadovaujama profesoriaus Jinwoo Lee iš Cheminės ir biomolekulinės inžinerijos katedros, ištyrė pagalbinių medžiagų įtaką SAC veikimui.

Profesorius Lee ir jo tyrinėtojai pasiūlė mezoporinį volframo suboksidą kaip naują pagalbinę medžiagą atomiškai išsklaidytam Pt, nes tikimasi, kad tai užtikrins didelį elektroninį laidumą ir sinergetinį poveikį su Pt.

Jie palygino vieno atomo Pt, palaikomo atitinkamai anglies ir volframo suboksido, veikimą. Rezultatai atskleidė, kad palaikymo efektas pasireiškė naudojant volframo suboksidą, kuriame vieno atomo Pt, palaikomo volframo suboksido, masės aktyvumas buvo 2,1 karto didesnis nei vieno atomo Pt, palaikomo anglimi, ir 16,3 karto didesnis nei Pt. nanodalelės, palaikomos anglies.

Komanda nurodė, kad pasikeitė Pt elektroninė struktūra, perkeliant krūvį iš volframo suboksido į Pt. Apie šį reiškinį pranešta dėl stiprios metalo atramos sąveikos tarp Pt ir volframo suboksido.

HER veikimas gali būti pagerintas ne tik keičiant atraminio metalo elektroninę struktūrą, bet ir sukeliant kitą atramos efektą – išsiliejimo efektą, pranešė tyrėjų grupė. Vandenilio išsiliejimas yra reiškinys, kai adsorbuotas vandenilis migruoja iš vieno paviršiaus į kitą, ir tai vyksta lengviau, kai Pt dydis tampa mažesnis.

Tyrėjai palygino vieno atomo Pt ir Pt nanodalelių, palaikomų volframo suboksido, veikimą. Vieno atomo Pt, palaikomas volframo suboksido, pasižymėjo didesniu vandenilio išsiliejimo reiškiniu, kuris padidino Pt masės aktyvumą vandenilio evoliucijai iki 10, 7 karto, palyginti su Pt nanodalelėmis, palaikomomis volframo suboksido.

Profesorius Lee sakė: „Tinkamos pagalbinės medžiagos pasirinkimas yra svarbus siekiant pagerinti elektrokatalizę vandenilio gamyboje. Volframo suboksido katalizatorius, kurį naudojome Pt ​​palaikymui mūsų tyrime, reiškia, kad sąveika tarp gerai suderinto metalo ir atramos gali drastiškai padidinti proceso efektyvumą.