非貴金屬納米粒子有朝一日可以替代用于制氫的昂貴催化劑

非貴金屬納米粒子有朝一日可以替代用于制氫的昂貴催化劑。然而，通常很難確定它們可以達到的反應速率，特別是在涉及氧化物顆粒時。這是因為必須使用粘合劑和導電添加劑將顆粒附著到電極上，這會使結果失真。借助于單個顆粒的電化學分析，研究人員現已成功地確定了由鈷氧化鐵制成的納米催化劑的活性和物質轉化率 - 沒有任何粘合劑。由Ruhr-UniversitätBochum教授Kristina Tschulik教授領導的團隊與杜伊斯堡

“非貴金屬催化劑的開發(fā)在實現能源轉型方面發(fā)揮著決定性作用，因為它們價格便宜，并且可以提供足夠的數量來生產所需數量的可再生燃料，”卓越集群成員Kristina Tschulik表示。探索溶劑化(Resolv)。因此可以通過將水分解成氫和氧來獲得氫，這是一種有前景的能源。到目前為止，限制因素是產生氧氣的部分反應。

優(yōu)于目前工業(yè)上的反應率

研究人員在目前的工作中研究了鈷氧化鐵顆粒如何有效地催化氧氣的產生。他們一個接一個地分析了許多單個粒子?；瘜W家允許顆粒催化電極表面上的氧氣產生并測量由此產生的電流，這提供了關于反應速率的信息。“我們已經測量了每平方米幾千安的電流密度，”Tschulik說。“這高于工業(yè)目前可能的反應速度。”

該團隊表明，對于小于10納米的顆粒，電流取決于顆粒尺寸 - 催化劑顆粒越小，電流越小。電流也受到反應中產生的氧氣的限制，并且從顆粒表面擴散開。

盡管壓力很大，但非常穩(wěn)定

在催化實驗之后，化學家在透射電子顯微鏡下觀察催化劑顆粒。“盡管反應速度很快，即盡管顆粒產生了如此多的氧氣，但它們幾乎沒有變化，”Tschulik說。“極端條件下的穩(wěn)定性非常出色。”

當前工作中使用的分析方法也可以轉移到其他電催化劑中。“為了能夠有效地進一步開發(fā)未來可再生能源技術的非貴金屬催化劑，必須更多地了解納米催化劑的活性，”波鴻化學家說。為了分析粒度對催化活性的影響，合成具有確定尺寸的納米粒子是重要的。作為魯爾大學聯(lián)盟的一部分，波鴻團隊與生產催化劑顆粒的Stephan Schulz教授領導的杜伊斯堡 - 埃森大學的研究人員密切合作。