Proces elektrolize vode je sistem koji proizvodi vodonik elektrolizom vode. To je ekološki prihvatljiva tehnologija koja može da proizvede vodoničko gorivo, budući izvor energije, bez emitovanja zagađivača životne sredine, ali njena ograničenja uključuju nisku efikasnost proizvodnje vodonika i visoke proizvodne troškove. Tim istraživača sa Pohang Univerziteta nauke i tehnologije (POSTECH) objavio je istraživanje u časopisu Napredni materijali koje je rešilo oba problema odjednom.
Zajednički istraživački tim koji čine profesor Jong Kju Kim, Jaerim Kim, kandidat za doktorske studije, profesor Iong-Tae Kim i doktor Sang-Mun Jung sa Odseka za nauku o materijalima i inženjerstvo na POSTECH-u uspeo je da razvije ekonomičnu i efikasan katalizator za elektrolizu vode koji prevazilazi ograničenja konvencionalnih katalizatora korišćenjem metode taloženja pod kosim uglom i nikla (Ni).
Procesi vodene elektrolize koriste skupe plemenite metale poput platine kao katalizatore za proizvodnju vodonika, što proces čini preskupim. Štaviše, upotreba konvencionalnih tankoslojnih katalizatora često dovodi do neadekvatnog odvajanja mehurića vodonika, što dovodi do blokada na aktivnim mestima katalizatora ili ometanja kretanja reaktanata, što na kraju smanjuje efikasnost procesa.
Kao odgovor na ove izazove, istraživački tim se odlučio za taloženje pod kosim uglom i nikla. Ova tehnika uključuje naginjanje podloge tokom taloženja kako bi se lako stvorile različite nanostrukture materijala, nudeći jednostavno i jeftino rešenje. Štaviše, nikl se ističe kao obilan katalizator neplemenitih metala na Zemlji, pokazujući relativno visoku efikasnost u proizvodnji vodonika.
Tim je koristio metodu taloženja pod kosim uglom da bi sintetizovao nikl koji sadrži fino izrađene, vertikalno poravnate nanošipke izbočine. Za razliku od konvencionalnih nanostruktura koje samo povećavaju površinu katalizatora, istraživači su konstruisali niz visoko poroznih nanošipki nikla, predstavljajući jedinstvena superaerofobna svojstva površine za rešavanje problema prijanjanja vodonika.
Eksperimentalni rezultati su otkrili da mehurići vodonika nastali tokom procesa elektrolize pokazuju ubrzano odvajanje mehurića vodonika od superaerofobične površine. Timov superaerofobni trodimenzionalni katalizator nikl nanošipki, sa efikasnim kanalima pora, pokazao je značajno poboljšanje efikasnosti proizvodnje vodonika od 55 puta u poređenju sa ekvivalentnom količinom nikla u tradicionalnoj strukturi tankog filma.
Profesor Jong Kju Kim i dr Jaerim Kim, koji su predvodili istraživanje, objasnili su: „Poboljšavanjem efikasnosti procesa elektrolize vode za proizvodnju zelenog vodonika, mi napredujemo ka ekonomiji vodonika i društvu koje je neutralno ugljično. Ovaj proboj nije koristi samo elektrolizi vode, ali takođe obećava za razne druge primene obnovljive energije gde površinske reakcije igraju ključnu ulogu, kao što su smanjenje ugljen-dioksida i sistemi za konverziju svetlosne energije.“
