В настоящее время одна из передовых технологий в сфере возобновляемых источников энергии является «водородная экономика». Для достижения амбициозных целеи, необходимо устойчивое производство водорода из воды с помощью недорогого электрохимического процесса - электролиза. Такой водород на западе принято называть «зеленым водородом» из-за низкого воздействия на окружающую среду и практически неограниченной доступности сырья.
Исследования
На данном этапе развития технологии требуется оптимизация химических реакций через используемые катализаторы, чтобы сделать процессы экономически эффективными. В настоящее время исследователи в этой области изучают рациональные пути, которые позволят оптимизировать каталитические материалы, подходящие для достижения этой цели. Научная группа(SSCG) Департамента химических наук (DiSC) Университета Падуи под руководством проф. Гаэтано Граноцци в сотрудничестве с группой теоретиков Миланского университета Бикокка под руководством профессора Кристианы Ди Валентин, добилась выдающегося результата, который окажет сильное влияние на будущие разработки в области производства водорода. Метод EC-STM был применен к инновационным каталитическим системам на основе двумерных материалов на основе графена и чёрных металлов, которые представляют собой альтернативу стандартным материалам, используемым в настоящее время для разложения воды электролизом, требующим использования цветных/редкоземельных металлов. Качество полученных данных беспрецедентно и было интерпретировано с помощью самых современных методов квантово-механического моделирования, разработанных в Миланском университете Бикокка.
Полученные результаты
«Настоящее исследование позволило с атомарной точностью определить присутствие каталитических центров и напрямую оценить их способность производить водород in situ(в процессе/по ходу реакции). Это поистине уникальное сочетание пространственного разрешения и количественной оценки электрокаталитической активности, - говорит Стефано Аньоли, координатор исследования, которое позволяет чрезвычайно точно установить соотношения структуры связности вещества с химической реакционной способностью, и, следовательно, предоставляет информацию, необходимую для построения высокоэффективных каталитических атомных цепочек». Гаэтано Граноцци добавляет: «Достижение этих результатов стало возможным благодаря многолетнему опыту, накопленному научной группой(SSCG) Университета Падуи, работающей в этой области с момента своего основания в 1990 году». Кристиана Ди Валентин заключает: «Доступные в настоящее время методологии и вычислительные ресурсы позволяют моделировать экспериментальные системы, очень близкие к реальным образцам, с необычайными преимуществами для интерпретации наблюдений с точки зрения атомных свойств вещества и механизмов реакций».
UPDATE:
Разработка катализаторов реакции выделения водорода имеет решающее значение для водородной экономики. Тонкие пленки железа, покрытые однослойным графеном, демонстрируют выдающуюся каталитическую активность, превосходящую даже активность платины, что продемонстрировано методом, основанным на оценке шума в туннельном токе электрохимической сканирующей туннельной микроскопии. Используя этот подход, мы картировали с точностью до атома электрохимическую активность границы раздела графен-железо и определили, что одиночные атомы железа, захваченные в углеродных вакансиях, и изогнутые области графена на краях ступенек являются исключительно активными. Расчеты теории функционала плотности подтвердили последовательность активности, полученную экспериментально.
Источник обновления - спасибо пользователю @ru1z
