Prvi put je otkriven princip sprečavanja propadanja i oksidacije jonomera u proizvodnji vodonika putem anjonoizmenjivačkih membranskih elektrolizera vode (AEMVE). Očekuje se da će ovaj napredak poboljšati i performanse i izdržljivost uređaja za proizvodnju vodonika.
Istraživački tim, na čelu sa profesorom Seung Geol Leejem na Odeljenju za nauku o materijalima i inženjerstvo na UNIST-u, predstavio je novu AEMVE tehnologiju koja koristi jeftin metalni katalizator koji nije platina. Omogućavajući kalijumu da prianja na površinu katalizatora, ovaj metod minimizira direktan kontakt sa jonomerom, potencijalno smanjujući troškove proizvodnje vodonika.
Nalazi su objavljeni na mreži u ACS Energy Letters 2. juna 2024.
U tipičnim uređajima za proizvodnju vodonika, svojstva jona koji olakšavaju transport jona imaju tendenciju da se s vremenom degradiraju, što rezultira smanjenom efikasnošću proizvodnje vodonika i skraćenim životnim vekom uređaja.
Istraživački tim je iskoristio činjenicu da je adsorpciona energija kalijuma više od tri puta veća od energije organskih jedinjenja. Njihovi nalazi pokazuju da supstance kao što su kalijum hidroksid i natrijum hidroksid mogu značajno poboljšati performanse i stabilnost AEMVE sistema.
Adsorbovanjem katjonskih materijala na površinu katalizatora smanjuje se direktan kontakt između jonomera i katalizatora. Ovaj mehanizam je potvrđen korišćenjem teorije funkcionalne gustine (DFT), koja izračunava elektronsku strukturu materijala, čime se pokazuje da se oksidacija jonomera može sprečiti uz održavanje performansi proizvodnje vodonika.
Dok prethodni pokušaji da se poboljšaju performanse korišćenjem vodenih rastvora kalijum hidroksida i natrijum hidroksida sa visokom baznošću nisu razjasnili osnovne principe, kompetitivna strategija adsorpcije identifikovana u ovoj studiji obećava unapređenje komercijalizacije jeftinih katalizatora.
Istraživač Jihoon Lim, prvi autor, izjavio je: „Strategija kompetitivne adsorpcije efikasno smanjuje elektrohemijsku oksidaciju jonomernih materijala na interfejsu sa katalizatorom.“
Profesor Li je rekao: „Ova studija postavlja put za poboljšanje performansi i stabilnosti različitih energetskih uređaja, uključujući alkalne AEMVE sisteme visokih performansi.“
