19 декабря 2024 года команда Национального совета по исследованиям Италии объявила о разработке нового недорогого, высокоэффективного катализатора под названием 'NiGraf' для электрохимического производства водорода из воды. Это исследование, опубликованное в журнале Cell Reports Physical Science, включает сотрудничество исследователей из Института кристаллографии в Bari, Института органометаллических соединений во Флоренции и Института изучения наноструктурированных материалов в Палермо.
Инновационное устройство инкапсулирует структуру оксида графена внутри кристаллической решетки никелевых наночастиц. Этот дизайн улучшает взаимодействие между графеном и кристаллической решеткой никеля, тем самым увеличивая эффективность и стабильность катализатора. Рокко Калиандро, главный автор исследования, подчеркнул кооперативный эффект, возникающий благодаря уникальной структурной интеграции.
Кроме того, команда разработала новый метод исследования катализатора в рабочих условиях с использованием высокоинтенсивного рентгеновского пучка из Национальной лаборатории Брукхейвен в США. Этот прогресс позволяет понять процессы, происходящие на атомном уровне внутри электрохимической ячейки, что имеет решающее значение для разработки новых электрокатализаторов для производства водорода.
В мире ежегодно производится около 60 миллионов тонн водорода, из которых 600 000 тонн получают методом электрохимического расщепления воды с использованием никелевых электродов. Когда электричество для этого процесса поступает из возобновляемых источников, получаемый водород классифицируется как 'зеленый водород', который может быть снова преобразован в воду в топливных элементах для освобождения накопленной энергии. Недорогая электрохимия считается ключевой технологией в энергетическом переходе, требующей разработки более эффективных и долговечных катализаторных материалов.
Исследование было профинансировано в рамках Национального плана восстановления и устойчивости (PNRR) как часть инициатив по исследованию водорода. Авторы заключили, что этот успех подчеркивает важность крупных национальных проектов для обеспечения необходимой критической массы для значительных научных достижений в Италии.