Южнокорейские исследователи из Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) и Сеульского национального университета (SNU) обнаружили новый оксидный материал, способный производить большое количество чистого водорода с использованием исключительно тепла, без дополнительных выбросов углерода.
Группа под руководством профессора Хенгю Цзиня и доктора Донгю Ли из POSTECH в сотрудничестве с профессором Ин-Хо Чоном и доктором Джунхеном Намом из Сеульского национального университета определила (MgMnCo)0.65Fe0.35Oy как высокоэффективный оксид, который генерирует водород. Объединив термодинамические базы данных с ускоренным моделированием, они смогли проанализировать более 1 тыс. состояний материалов всего за 24 часа — более чем в 7 тыс. раз быстрее, чем традиционные подходы, которые обычно требовали не менее чем целую неделю для исследования одного состояния.
Схематическое изображение высокопроизводительного скрининга для разработки высокоэффективного цикла производства водорода/POSTECH
По результатам компьютерного отбора перспективных кандидатов и экспериментальной проверки, было подтверждено, что инновационный материал достигает рекордных показателей по генерации водорода и эффективности термического преобразования. Кроме производства водорода эта технология может применяться для производства в других отраслях, требующих эффективных окислительно-восстановительных материалов, таких как риформинг метана для извлечения водорода из природного газа, переработка аккумуляторных батарей для извлечения ценных металлов, а также процессы окисления-восстановления металлов в сталелитейном производстве.
Термодинамический анализ на основе CALPHAD — высокоэффективной системы для двухстадийного термохимического расщепления воды в условиях смягченной окислительно-восстановительной реакции и спектроскопический анализ электронной структуры показывают, что превосходные окислительно-восстановительные характеристики этого материала обусловлены одновременным участием катионов Fe и Mn. Эта двойная активная особенность обнаружена впервые в ферритовых циклах, что открывает значительные возможности для изучения новых многокатионных ферритовых систем в смежной области исследований.
«Это исследование значительно сокращает сроки разработки материалов для водорода, существенно приближая коммерциализацию», — объясняет профессор Хенгю Цзинь из POSTECH.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Science
Источник: TechXplore