큐브는 촉매 입자로서 구체보다 성능이 뛰어납니다.

[아름이]

큐브는 촉매 입자로서 구체보다 성능이 뛰어납니다.
날짜:
2023년 1월 10일
원천:
루르 대학교 보훔
요약:
지금까지 녹색 수소를 위한 촉매로서의 나노입자는 8명의 노 젓는 사람과 같았습니다. 연구자들은 평균 성능만 측정할 수 있었지만 어느 것이 최고인지 결정할 수 없었습니다. 과학자들은 입방체 모양의 코발트 산화물 나노입자가 구형보다 더 효율적이라는 것을 입증했습니다. 이것은 녹색 수소를 위한 비용 효과적이고 효율적인 촉매의 체계적인 설계를 위한 길을 열어줍니다.

나노입자의 형태는 녹색 수소 생산을 위한 촉매로서의 효율에 결정적인 요소입니다.

지금까지 녹색 수소를 위한 촉매로서의 나노입자는 8명의 노 젓는 사람과 같았습니다. 연구자들은 평균 성능만 측정할 수 있었지만 어느 것이 최고인지 결정할 수 없었습니다. 이것은 이제 독일 보훔 루르 대학의 전기화학 및 나노스케일 재료 학장인 Kristina Tschulik 교수가 이끄는 그룹이 새로운 방법을 개발한 후 변경되었습니다. Duisburg-Essen 대학의 연구원들과 공동으로 그녀는 입방체 모양의 산화 코발트 나노 입자가 구형보다 더 효율적이라는 것을 성공적으로 입증했습니다. 이것은 녹색 수소를 위한 비용 효과적이고 효율적인 촉매의 체계적인 설계를 위한 길을 열어줍니다. 연구원들은 2023년 1월 3일부터 Advanced Functional Materials 저널에 보고했습니다 .

전기 분해를 경쟁력있게 만드는 방법

세계는 CO 2 를 줄여야 합니다.기후 변화에 대처하기 위해 배출. 이를 위해 석유와 천연가스에서 얻어지는 소위 회색 수소가 오늘날 널리 사용되고 있으며, 이를 재생 가능한 자원에서 나오는 녹색 수소로 대체하려는 노력이 이루어지고 있습니다. 녹색 수소는 전기를 사용하여 물을 수소와 산소로 분해하는 공정인 전기분해를 통해 생산할 수 있습니다. 그러나 전기 분해를 경쟁력 있는 접근 방식으로 만들기 위해서는 몇 가지 과제를 해결해야 합니다. 현재 물 분해 공정은 제한된 정도로만 효율적이며 강력하고 내구성이 있으며 비용 효율적인 촉매가 충분하지 않습니다. "현재 가장 활동적인 전기 촉매는 희귀하고 값비싼 귀금속인 이리듐, 루테늄 및 백금을 기반으로 합니다."라고 Kristina Tschulik은 말합니다. "따라서 연구원으로서 우리의 임무는 새로운 것을 개발하는 것입니다.

그녀의 연구 그룹은 인간 머리카락보다 백만 배 더 작은 기본 금속 산화물 나노입자 형태의 촉매를 연구합니다. 산업 규모로 제조되며 모양, 크기 및 화학 성분이 다양합니다. "우리는 수십억 개의 입자가 바인더 및 첨가제와 혼합된 소위 촉매 잉크를 검사하기 위해 측정을 사용합니다."라고 Kristina Tschulik은 설명합니다. 이 방법을 사용하면 연구원은 평균 성능만 측정할 수 있지만 개별 입자의 활동은 측정할 수 없습니다. 이것이 정말 중요합니다. Ruhr University Bochum의 분석 화학 박사후 연구원인 Hatem Amin 박사는 "어떤 입자 모양이나 결정면(바깥쪽을 가리키는 표면)이 가장 활동적인지 안다면 정확한 모양을 가진 입자를 구체적으로 생산할 수 있을 것"이라고 말했습니다.

나노 입자 경주의 승자

연구 그룹은 개별 입자를 용액에서 직접 분석하는 방법을 개발했습니다. 이를 통해 그들은 물 분해에 대한 모양 및 구성과 같은 입자 특성의 영향을 이해하기 위해 서로 다른 나노 물질의 활동을 비교할 수 있습니다. "우리의 결과는 개별 입방체 형태의 코발트 산화물 입자가 구체보다 더 활동적이라는 것을 나타냅니다. 후자는 항상 몇 가지 다른 덜 활동적인 면을 가지고 있기 때문입니다."

이론이 실험을 확인하다

Bochum 그룹의 실험 결과는 Collaborative Research Centre/Transregio 247의 일환으로 Duisburg-Essen 대학의 Rossitza Pentcheva 교수가 이끄는 협력 파트너에 의해 확인되었습니다. 후자의 이론적 분석은 활성 촉매 영역, 즉 코발트에서 변화를 나타냅니다. 팔면체를 형성하는 산소 원자로 둘러싸인 원자에서 사면체로 둘러싸인 코발트 원자. "입자 모양과 활동 사이의 상관관계에 대한 우리의 통찰력은 실행 가능한 촉매 물질의 지식 기반 설계를 위한 토대를 마련하고 결과적으로 화석 에너지 및 화학 산업을 재생 가능 에너지원에 기반한 순환 경제로 전환하고 고도로 활동적인 오래 지속되는 촉매"라고 Kristina Tschulik은 결론지었습니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/