Förklaring av termer
Vattenelektrolys: Processen att använda elektricitet för att dela upp vatten i dess komponenter, vätgas och syrgas.
Elektrokatalysator: Ett material som deltar i en elektrokemisk reaktion för att öka reaktionshastigheten.
NYHET Forskare vid Umeå universitet har gjort ett genombrott som leda till att vätgas blir billigare. Teamet har utvecklat en ny metod som förbättrar omvandlingen av vatten och elektricitet till vätgas – ett rent, koldioxidfritt bränsle. Det är en process som är avgörande i den gröna omställningen.
Eduardo Gracia, universitetslektor vid Institutionen för fysik.
ImageMattias PetterssonFramstegen kommer från en studie ledd av Eduardo Gracia, forskare vid Institutionen för fysik vid Umeå universitet. Resultaten publicerades nyligen i den prestigefyllda tidskriften Communications Engineering.
Vätgas är en utmärkt energikälla som kan användas för att ersätta fossila bränslen. Den produceras genom en process som kallas vattenelektrolys, där vatten delas upp i vätgas och syrgas. Processen kräver en elektrokatalysator för att underlätta reaktionen, och idag är den mest effektiva teknologin för denna process Proton Exchange Membrane (PEM) vattenelektrolys.
Men vätgasproduktion via PEM-vattenelektrolys har en stor utmaning – den kräver nämligen att man använder ädelmetaller som platina, rutenium och iridium. Dessa metaller är inte bara dyra och finns i en begränsad mängd – rutenium och iridium bryts också ner över tiden.
– Nedbrytningen av ädelmetaller, ett fenomen som kallas ”metal dissolution”, minskar effektiviteten i vätgasproduktionen. Det är ett problem som behöver lösas för att vi fullt ut ska kunna dra nytta av PEM-teknik, säger universitetslektor Eduardo Gracia.
Vattenelektrolys: Processen att använda elektricitet för att dela upp vatten i dess komponenter, vätgas och syrgas.
Elektrokatalysator: Ett material som deltar i en elektrokemisk reaktion för att öka reaktionshastigheten.
Om PEM-tekniken ska kunna driva övergången mot ett mer hållbart samhälle, måste vi först ta itu med den kraftiga nedbrytningen av elektrokatalysatorer. Men hur? Jo, genom att fånga den väldigt aktiva men dyra metallen i en stabil men inaktiv ”byggnadsställning”.
Det är här Umeåforskarnas genombrott kommer in i bilden. Forskargruppen, ledd av Eduardo Gracia, har utvecklat en ny ”scaffold” – en slags stödstruktur – som kan hålla de ädelmetallerna stabila även under tuffa förhållanden.
Forskarna producerar vätgas i labbet med hjälp av PEM vattenelektrolys.
ImageEduardo GraciaStrukturen är gjord av en blandning av oxider av tenn, antimon, molybden och wolfram (Sn-Sb-Mo-W), som visade sig vara tillräckligt stark för att skydda inte bara ädelmetallerna utan även andra komponenter i systemet från nedbrytning under processen.
Genom att säkerställa att ädelmetallerna håller längre kan forskarnas resultat göra PEM-tekniken mer ekonomisk och effektiv för storskalig, förnybar vätgasproduktion. Detta är ett viktigt steg övergången till ett mer hållbart samhälle.
Piñeiro-García, A., Wu, X., Rafei, M. et al. A Quaternary mixed oxide protective scaffold for ruthenium during oxygen evolution reaction in acidic media. Commun Eng 2, 28 (2023). https://doi.org/10.1038/s44172-023-00080-5
