Учените са открили катализатор за ефективно производство на водород
Както изследователи от САЩ tungstenita атомно тънки листове (волфрам комбинирани със сяра) са ефективни катализатори за реакцията на отделянето на водород от вода. Учените смятат, че материалът, който може да се получи с помощта на химически пилинг, може да бъде добра алтернатива на по-скъпите катализатори от платина. в момента се използва за производство на водород горивни клетки в мембраната полимер на база електролит.
Известно е, че водородът може да бъде по-приятелски алтернатива на традиционните изкопаеми горива, особено ако тя се получава чрез електрохимична метод за конвенционален морска вода. така наречената реакция водород еволюция може да се проведе в мембранни клетки полимер на база електролит (полимер електролитна мембрана клетка, PEMC). Въпреки това, преди използването им ще бъде икономически изгодно, учените ще се развиват по-добри катализатори, които намаляват пренапрежение в тази структура. Към днешна дата, най-известният електроактивни катализатор за водородни горивни клетки - е платина, но това е твърде скъпо за широка употреба.
В ролята на катализатори могат да химични съединения, известни като dichalcogenides. Това лесно се обработват материали с химична формула MX2. където М е преходен метал (например, молибден или волфрам), и X - е сяра, селен или телур. Такива материали са в "насипно състояние" вариант полупроводници с непряк Bandgap, а в двуизмерни структури се движат в полупроводници с директен Bandgap. Тази функция може да ги направи идеални градивни елементи за различни оптоелектронни приложения, по-специално в рамките на производството на светодиоди или слънчеви клетки.
Работата в тази посока, група от учени от Университета Рутгерс (САЩ) установено, че е добър катализатор за реакцията на производство на водород може да бъде нова кристална структура WS2. известен като фаза 1T, като метални свойства. Тя е с геометрия осмостенна и никога не са били проучени (до сега учените са платили специално внимание на т.нар 2Н фаза, която има триъгълна призматична геометрия и показва полупроводникови свойства). Със своята структура монослой WS2 много подобен на графен, с изключение, че се състои от един волфрамов атом, съдържащ се между два слоя серни атоми, което съединение се извършва с помощта на йонни връзки. Така WS2 монослой има дебелина от три атома, докато графен състоящ се единствено от въглеродни атоми. Той е с дебелина от 1 атом.
Трябва да се отбележи, че експресията на полупроводникови или метални свойства (т.е., 1T или 2Н фаза) зависи от координацията на волфрамови атоми. Като част от работата си, учените имат само 1T фаза с помощта на химически пилинг съраунд WS2 кристал. което предизвиква фазово изместване между фазите.
Както се вижда от експериментите изследователската група, WS2 може да се използва за производство на водород с много ниско напрежение, т.е. ниска основна разлика на термодинамичен потенциал на системата и термодинамичен потенциал при което настъпва реакция (т.е., необходимо да се започне реакционната система ниска енергия) на повърхността на материала. Освен това, беше установено, че 1T фаза подобрява кинетиката на реакцията (поради добрата проводимост).
По този начин работата на учените показва посоката, в която може да бъде подобрена каталитична активност на известните катализатори в горивни клетки. Оказа се, че конвенционалната структурна деформация значително увеличава ефекта на катализатора. Освен това, той позволява малко количество материал се ограничава чрез покриване достатъчно висока клетъчна повърхност.
В момента екипът работи за подобряване на неговата катализатор. Нанася експериментално материал в момента не достига изчислените параметри, като не е еднакъв, и зоните на компресия и напрежение в рамките на реакцията не са активни. В допълнение към решаването на този проблем, учените планират помисли WS2 съвместно с други проводими материали, например, от графен или въглеродни нанотръби за повишаване кинетиката на реакцията.