Использование катализаторов призвано снизить энергоемкость и ускорить процесс получения водорода с помощью электролиза. Наиболее известными являются катализаторы на основе дорогостоящих металлов платиновой группы, в том числе платины и палладия. Более дешевой альтернативой являются катализаторы на основе переходных металлов, в том числе карбида молибдена – неорганического соединения молибдена и углерода, который представляет собой черные кристаллы, нерастворимые в воде.
«В литературе исследованы различные способы улучшения свойств катализаторов на основе карбида молибдена путем допирования другими атомами, образования определенных структур и так далее. В нашей работе мы объединили несколько таких способов и разработали новую структуру, полученную из трех составляющих – молибдена, меламина и графита», – цитирует Томский политех одного из авторов исследования, научного сотрудника лаборатории перспективных материалов энергетической отрасли Юлию Васильеву.
Ученые разработали структуру, которая представляет собой оксид молибдена на поверхности карбида молибдена, интегрированного в графитовую углеродную матрицу, допированную азотом. Эксперименты с новым катализатором, полученным безвакуумным методом, показали, что он обладает высокой электрохимической стойкостью и может сохранять стабильность в течение 15 дней, тогда как стойкость аналогичных катализаторов не превышает 50 часов.
Согласно результатам исследования, новый катализатор отличается высокой активностью в реакции выделения водорода из воды, которая оценивается по величине перенапряжения. «У эталонного катализатора на основе платины эта величина составляет -31 мВ, чем ближе перенапряжение к этому значению, тем лучше. У большинства существующих аналогов эта характеристика находится в среднем диапазоне -200-250 мВ. Перенапряжение нашего катализатора на уровне -148 мВ. Существуют исследования, в которых это значение еще ниже. Однако, производство таких катализаторов затруднительно, а их использование ограничено. Наш катализатор же прост в получении и показывает хорошие перспективы дальнейшего использования», – приводит Томский политех слова Юлии Васильевой.
