Održiv put ka zelenoj proizvodnji vodonika postaje moguć korišćenjem efikasnih elektrokatalizatora u istraživanju profesora hemijskog inženjerstva sa Teksaškog A&M univerziteta, dr. Abdulaja Džirea.
U CHEM Catalisis, Djire, diplomirani student hemijskog inženjerstva David Kumar Iesudos i profesor nauke o materijalima i inženjerstva dr Miladin Radović objašnjavaju svoja istraživanja koristeći MKSenes – novu klasu 2D-slojnog materijala – kao katalizator koji podržava Ru-atom za reakciju evolucije vodonika (HER) kataliza za proizvodnju zelenog vodonika.
Cilj je proizvesti zeleni vodonik koristeći jeftine materijale bogate zemljom koji koriste obnovljivu električnu energiju. Platina — skup plemeniti metal — je trenutni referentni katalizator za ovu reakciju. Korišćenje ovih jeftinih katalizatora umesto platine značajno će smanjiti cenu nastale vodonične tehnologije, rekao je Đire.
„Moj rad je usredsređen na dizajniranje i procenu materijala koji će se koristiti kao katalizatori za održivu hemijsku proizvodnju“, rekao je Iesudos. „Uspeli smo da smanjimo cenu katalizatora koji se koriste u proizvodnji zelenog vodonika za polovinu, što mislim da je zaista značajno.
Više od 95% vodonika koji se koristi u hemijskoj industriji proizvodi se parnim reformisanjem metana — metodom fosilnih goriva sa negativnim uticajima na životnu sredinu, rekao je Đire.
Postojeći komercijalni metod proizvodnje vodonika nije održiv i doprinosi globalnom zagrevanju. Đire je rekao da će ovaj posao utrti put održivim tehnologijama vodonika.
„Pokazali smo da se brzina reakcije procesa elektrohemijske konverzije može povećati modifikovanjem elektrohemijskih odgovora ovih 2D nanostrukturiranih materijala (nazvanih MKSenes) proizvedenih u našoj laboratoriji na Teksaškom A&M univerzitetu“, rekao je Djire. „Umetanjem metala, bili smo u mogućnosti da podesimo jeftine materijale i poboljšamo njihove performanse tako da se blisko podudaraju sa onima plemenitih metala. Konkretno, u strukturu materijala, možemo značajno poboljšati elektro-katalitičke performanse materijala.“
Na kraju, grupa ima za cilj da dodatno snizi cenu sistema tako što će prečistiti veličinu čestica do pojedinačnih atoma.
„Takve plemenite metale je teško iskopati; naš pristup će se pobrinuti da svaki atom bude efikasno iskorišćen za proizvodnju zelenog vodonika“, rekao je Iesudos. „Ugrubo, veličina jednog atoma je manja od nanometra. Dakle, govorimo o 50.000 puta manjoj od ljudske kose.“
Grupa je koristila teoriju funkcionalne gustine da pokaže sinergističke efekte između Ru i MKSene koje je izveo njihov saradnik dr Kingsli Obodo sa Univerziteta North-Vest u Južnoj Africi. Ova saradnja je uspostavljena kroz simpozijum američko-afričkih granica nauke, inženjerstva i medicine u Najrobiju, Kenija, prošle godine, gde su Djire i Obodo bili pozvani učesnici.
„U ovoj studiji otvorili smo put za još jednu, i možda najperspektivniju, primenu MKSenesa kao katalizatora za HER“, rekao je Radović.
Rezultati su pokazali da se atomi Ru poželjno vezuju za površine MKSene. Iz ovih nalaza, otkriveno je da novi pristup podešavanja elektrokatalitičke aktivnosti MKSenes-a ubrzava razvoj isplative, efikasne i održive tehnologije vodonika.
„Ako se dalje razvija, ova tehnologija ima potencijal da revolucioniše hemijsku industriju“, rekao je Đire.
Dodatni saradnici koji učestvuju su diplomirani student Ekenedilichukvu Uvadiunor i student Hoang Nguien sa Odseka za hemijsko inženjerstvo Artie McFerrin u Tekas A&M, zajedno sa diplomiranim studentima Vrushali Kotastane i Eugenie Pranda sa Odeljenja za nauku o materijalima i inženjering u Tekas A&M i dr. Kingslei iz Tekas A&M dr. HiSa infrastruktura na Univerzitetu North-Vest u Južnoj Africi.
Tokom prošlogodišnjeg simpozijuma američko-afričkih granica, Djire je upoznao Obodoa i primetio da njegov rad uključuje računarski rad, gde koriste mašinsko učenje, teoriju gustine i funkcionalnu teoriju. Odatle je počelo partnerstvo.
