Finski naučnici pokazali da je proizvodnja zelenog vodonika moguća uz pomoć poluprovodničkih elektroda

Podelite sa prijateljima:

Istraživači su pokazali da poluprovodničke elektrode mogu omogućiti proizvodnju zelenog vodonika. Njihovom studijom otkriveno je da poluprovodnički materijali mogu da omoguće dobijanje vodonika putem (foto)elektrohemijskih procesa.

Istraživački tim predvođen naučnicima sa Univerziteta u Jivaskili istakao je da nove simulacije na atomskom nivou, kao i precizni (spektro)elektrohemijski eksperimenti, otkrivaju osnovne mehanizme reakcije evolucije vodonika na prototipskom poluprovodniku titanijum-dioksidu (TiO₂). Ova saznanja mogla bi da pomognu u razvoju novih materijala za proizvodnju vodonika.

„Za razliku od tradicionalnih katalizatora zasnovanih na metalima, poluprovodnički materijali mogu da koriste češće i jeftinije elemente“, objasnila je profesorka Karolina Honkala.

„Međutim, razvoj poluprovodničkih elektroda usporen je činjenicom da njihove elektrohemijske i katalitičke osobine još nisu dovoljno dobro istražene“.

Tim je takođe naglasio da poluprovodnički materijali predstavljaju jednu od mogućih, ali relativno slabo istraženih alternativa za reakciju oslobađanja vodonika.

Istraživači su razvili i novi pristup, takozvanu teoriju funkcionala gustine sa konstantnim unutrašnjim potencijalom, koja omogućava da se potencijal elektrode uključi u simulacije elektrohemije poluprovodnika.

„Ovu metodu razvili smo pre dve godine i ona otvara nove mogućnosti za modeliranje poluprovodničkih elektroda“, rekao je Marko Melander sa Univerziteta u Jivaskili, koji je predvodio istraživanje.

„U ovom radu primenili smo je na proučavanje reakcije evolucije vodonika na poluprovodničkoj elektrodi TiO₂. Naše simulacije pokazale su kako i zašto promena potencijala elektrode omogućava proizvodnju vodonika na titanijum-dioksidu. Proračuni koje smo sproveli u saradnji sa partnerima predvideli su da se na površini TiO₂ formiraju lokalni centri naelektrisanja, takozvani polaroni, koji katalizuju reakciju stvaranja vodonika“.

Eksperimentalna provera i potvrda rezultata računarskih simulacija predstavljali su veliki izazov i zahtevali su primenu veoma naprednih metoda. Između ostalog, korišćena su savremena fotoelektrohemijska Ramanova merenja, „in situ“ elektronska rezonantna spektroskopija i operando fotoelektronska spektroskopija.

„Eksperimenti koje su sproveli naši saradnici bili su izuzetno zahtevni i dugotrajni“, naglasila je Honkala.

„Ipak, oni su direktno pokazali i potvrdili da promena potencijala elektrode može da stvori polarone na površini TiO₂. Ti centri naelektrisanja zatim pokreću reakciju oslobađanja vodonika na TiO₂ elektrodama, a verovatno i na drugim poluprovodnicima.“

Istraživači su takođe otkrili da je formiranje polarona kontrolisano potencijalom elektrode do sada nepoznat fenomen u elektrohemiji i da se ne javlja na klasičnim metalnim elektrodama. Smatra se da bi ova pojava mogla da bude iskorišćena u budućem dizajnu katalizatora i razvoju novih materijala.

„Otkrili smo da formiranje polarona omogućava poluprovodničkim elektrodama da zaobiđu takozvane skalirajuće odnose“, objasnili su Honkala i Melander.

„Kod metalnih elektroda ti zakoni ograničavaju maksimalnu katalitičku aktivnost. Naše otkriće formiranja polarona zavisnog od potencijala moglo bi da dovede do novih pristupa koji će omogućiti da se ta ograničenja zaobiđu i poboljša dizajn katalizatora“.

AutoRepublika

(66)

Podelite sa prijateljima:

Komentari objavljeni na portalu "Auto Republika" ne odražavaju stav vlasnika i uredništva, kao ni korisnika portala. Stavovi objavljeni u tekstovima pojedinih autora takođe nisu nužno ni stavovi redakcije, tako da ne snosimo odgovornost za štetu nastalu drugom korisniku ili trećoj osobi zbog kršenja ovih Uslova i pravila komentarisanja. Strogo su zabranjeni: govor mržnje, uvrede na nacionalnoj, rasnoj ili polnoj osnovi i psovke, direktne pretnje drugim korisnicima, autorima novinarskog teksta i/ili članovima redakcije, postavljanje sadržaja i linkova pornografskog, politički ekstremnog, uvredljivog sadržaja, oglašavanje i postavljanje linkova čija svrha nije davanje dodatanih informacija vezanih za tekst. Redakcija "Auto Republike" zadržava pravo da ne odobri komentare koji ne poštuju gore navedene uslove.