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Der Reporter erfuhr am 3. August von der Universität Nankai, dass das Team von Professor Luo Jingshan von der Fakultät für elektronische Information und optische Technik der Universität Nankai und das wissenschaftliche Forschungsteam der Universität des Baskenlandes in Spanien wichtige Fortschritte bei der Erforschung von gemacht haben elektrokatalytische Wasserspaltung zur Herstellung von Wasserstoff.

Es wird davon ausgegangen, dass das gemeinsame Team die Wechselwirkung von Metallträgern genutzt hat, um einen hochaktiven Wasserstoffentwicklungskatalysator unter alkalischen Bedingungen zu konstruieren, der mehr als 1.000 Stunden lang bei einer hohen Stromdichte von 5 Ampere pro Quadratzentimeter stabil arbeiten kann und so den kommerziellen Anforderungen entspricht Um den Anforderungen chemischer Anwendungen gerecht zu werden, wurden relevante Forschungsergebnisse in der internationalen Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht.

Als kohlenstoffarme, effiziente und saubere Energie spielt Wasserstoffenergie eine wichtige Rolle bei der globalen Energiewende und der Bekämpfung des Klimawandels. Grüner Wasserstoff, repräsentiert durch die Wasserstoffproduktion aus erneuerbaren Energien durch Elektrolyse von Wasser, erzeugt während des Produktionsprozesses keine Treibhausgase und wird allgemein als einer der wichtigen Wege zur Erreichung des Ziels der CO2-Neutralität angesehen.

Schematische Darstellung der Synthese von Ru-NPs/TiN. (Foto mit freundlicher Genehmigung des Interviewpartners)

Derzeit machen zwei elektrolytische Wasser-Wasserstoff-Produktionstechnologien, die alkalische Elektrolyse von Wasser (ALK) und die Protonenaustauschmembran-Elektrolyse von Wasser (PEM), einen relativ hohen Anteil aus. Unter anderem weist die ALK-Wasserstoffproduktionstechnologie niedrige Produktionskosten und eine ausgereifte Industrialisierung auf, aber die Reinheit des erzeugten Wasserstoffs ist nicht hoch und die Energieeffizienz ist gering. Die PEM-Wasserstoffproduktionstechnologie weist eine hohe Energieeffizienz auf und produziert hochreinen Wasserstoff, allerdings sind die Kosten hoch. Die Anionenaustauschmembran (AEM)-Wasserstoffproduktionstechnologie gilt als die Wasserelektrolyse-Wasserstoffproduktionstechnologie der dritten Generation, die die Vorteile beider vereint. Sie bietet die Vorteile hoher Effizienz, niedriger Kosten, schnelles Starten und Stoppen usw., aber die Der Elektrolyseur muss bei hoher Stromdichte betrieben werden. Eine unzureichende Systemstabilität schränkt seine industrielle Anwendung ein.

Luo Jingshan erklärte, dass die Entwicklung von Katalysatoren mit langer Lebensdauer und stabiler Leistung bei hoher Stromdichte eines der Kernprobleme sei, die in der AEM-Wasserstoffproduktionstechnologie dringend gelöst werden müssen.

„Wir haben einen AEM-Elektrolyseur mit Titannitrid-gestützten Ruthenium-Nanopartikelkatalysatoren zusammengebaut, der mehr als 1.000 Stunden lang bei Stromdichten von 1, 2 und 5 Ampere pro Quadratzentimeter stabil arbeiten kann, ohne dass es zu Leistungseinbußen kommt.“ Autor Zhao Jia, Doktorand 2021 an der School of Electronic Information and Optical Engineering der Nankai University.

„Bei einer Stromdichte in Industriequalität von 5 Ampere pro Quadratzentimeter können unsere Forschungsergebnisse in AEM-Elektrolyseuren effizient und stabil funktionieren, wodurch das Problem der Katalysatorinstabilität überwunden und die Anforderungen einer groß angelegten kommerziellen Anwendung der AEM-Wasserstoffproduktion erfüllt werden.“ Luo Jingshan sagte: „Das Team wird auch in Zukunft weiterhin in die unabhängige Forschung und Entwicklung der Technologie zur Herstellung von grünem Wasserstoff investieren, die Umwandlung und Umsetzung wissenschaftlicher und technologischer Errungenschaften so schnell wie möglich vorantreiben und zum Aufbau eines kohlenstofffreien, kostengünstiges, sicheres und zuverlässiges grünes Wasserstoff-Energieversorgungssystem.“ (Reporter Zhang Jianxin, Bai Jiali)