Kebanyakan sistem untuk memecah air ke.....

Kebanyakan sistem untuk memecah air ke dalam komponennya - hidrogen dan oksigen - memerlukan dua pemangkin, satu untuk memacu tindak balas untuk memisahkan hidrogen dan satu lagi untuk menghasilkan oksigen. Pemangkin baru, diperbuat daripada besi dan phosphide dinickel pada busa nikel yang tersedia secara komersil, melakukan kedua-dua fungsi.

Penyelidik mengatakan ia berpotensi untuk menurunkan jumlah tenaga yang diperlukan untuk menghasilkan hidrogen dari air sambil menghasilkan ketumpatan semasa yang tinggi, ukuran pengeluaran hidrogen. Keperluan tenaga yang lebih rendah bermakna hidrogen boleh dihasilkan pada kos yang lebih rendah.

"Ia meletakkan kami lebih dekat kepada pengkomersialan," kata Zhifeng Ren, M.D. Anderson, Profesor Fizik di UH dan pengarang utama kertas yang menggambarkan pemangkin baru yang diterbitkan pada Jumaat di Nature Communications.

Hidrogen dianggap sebagai sumber tenaga yang wajar, dalam bentuk sel bahan bakar untuk kuasa motor listrik atau dibakar dalam enjin pembakaran dalaman, bersama dengan beberapa kegunaan industri. Kerana ia boleh dimampatkan atau ditukar kepada cecair, ia lebih mudah disimpan daripada beberapa bentuk tenaga lain, kata Ren, yang juga seorang penyelidik di Texas Superconductivity Centre di UH.

Tetapi mencari cara praktikal, murah dan mesra alam untuk menghasilkan sejumlah besar gas hidrogen - terutamanya dengan membelah air ke dalam bahagian komponennya - telah menjadi satu cabaran.

Kebanyakan hidrogen kini dihasilkan melalui pembetulan metana stim dan pengegasan arang batu; kaedah tersebut meningkatkan jejak karbon bahan bakar walaupun fakta itu membakar dengan bersih.

Dan sementara pemangkin tradisional boleh menghasilkan hidrogen dari air, pengarang bersama Shuo Chen, pembantu profesor fizik di UH, berkata mereka biasanya bergantung pada elemen kumpulan platinum yang mahal. Itu menimbulkan kos, menjadikan pembahagian air berskala besar tidak praktikal.

"Sebaliknya, bahan kami didasarkan pada unsur-unsur berlimpah bumi dan mempamerkan prestasi setanding dengan bahan kumpulan platinum," katanya. "Ia boleh dipertingkatkan dengan kos rendah, yang menjadikannya sangat menarik dan menjanjikan pengkomersialan pemecahan air."

Penyelidik berkata pemangkin itu kekal stabil dan berkesan melalui lebih daripada 40 jam ujian.

Pemangkin baru, mereka menulis, "terbukti menjadi pemangkin bifunctional yang luar biasa untuk pemisahan air keseluruhan, mempamerkan kedua-dua OER (reaksi evolusi oksigen) yang sangat tinggi dan aktiviti HER (reaksi hidrogen evolusi) dalam elektrolit alkali yang sama. rekod dalam elektrolisis air alkali (1.42 V untuk mendapatkan 10 mA cm-2), manakala pada ketumpatan arus praktikal secara komersil 500 mA cm-2. "

Pemangkin sebelumnya telah menggunakan bahan yang berbeza untuk merangsang reaksi untuk menghasilkan hidrogen daripada yang digunakan untuk menghasilkan oksigen. Ren berkata interaksi antara zarah besi fosfida dan zarah dinosil phosphide menaikkan kedua-dua reaksi. "Entah bagaimana usaha bersama kedua bahan ini lebih baik daripada bahan apa pun," katanya.

Selain Ren dan Chen, penulis lain di atas kertas termasuk Fang Yu, Haiqing Zhou dan Jingying Sun, semuanya dengan Jabatan Fizik UH; Fan Qin dan Jiming Bao, dengan Jabatan Kejuruteraan Elektrik dan Komputer di UH; dan Yufeng Huang dan William A. Goddard III dari Pusat Simulasi Bahan dan Proses di California Institute of Technology.