تولید هیدروژن از آب با نانوکاتالیست جدید

یافته‌های اخیر محققان نشان می‌دهد که ضخامت لایه‌ها در فیلم‌های کاتالیستی می‌تواند بر عملکرد آنها تاثیر به‌سزایی داشته باشد. این گروه از لایه‌های نازک سولفید مولیبدن برای تولید هیدروژن از آب استفاده کردند.

 پژوهشگران دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی نشان دادند که می‌توان از لایه‌های تک اتمی سولفید مولیبدن به‌عنوان کاتالیست برای تولید هیدروژن استفاده کرد. این پژوهش مسیر تازه‌ای به سوی فناوری‌ ارزان قیمت تولید هیدروژن باز کرده است.

هیدروژن ماده‌ای ارزشمند برای تولید انرژی است اما تولید هیدروژن از آب باید از طریق الکترولیز انجام شود که این کار نیازمند کاتالیست گرانقیمت پلاتین است.

در این پژوهش جدید، محققان از لایه نازک اتمی سولفید مولیبدن به‌عنوان کاتالیست استفاده کردند. البته این کاتالیست جدید دارای کارایی قابل قبولی بوده اما از کاتالیست‌های پلاتینی کارایی کمتری دارد، این درحالی است که هزینه آن بسیار کمتر از کاتالیست پلاتین است.

لینیو کو از محققان این پروژه می‌گوید:

ما نشان دادیم که ضخامت لایه‌های نازک سولفید مولیبدن بسیار مهم است. لایه نازکی که از یک لایه اتمی تشکیل شده باشد دارای کارایی بالاتری است به‌طوری که با اضافه شدن هر لایه جدید عملکرد کاتالیست تا 5 برابر کاهش می‌یابد. این اثر ضخامت در عملکرد کاتالیست برای محققان بسیار جالب است زیرا تاکنون تصور براین بوده که فعالیت‌های کاتالیستی در لبه‌ها رخ می‌دهد بنابراین فیلم‌ها به دلیل داشتن لبه‌های محدود از نظر کاتالیستی تقریبا غیرفعال هستند.

نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که ضخامت نیز اهمیت زیادی دارد؛ دلیل این امر در رسانایی کاتالیست نهفته است به‌طوری که با کاهش ضخامت، هدایت الکتریکی افزایش یافته که این امر موجب بهبود عملکرد کاتالیست می‌شود.

کو می‌گوید:

تاکنون لبه‌های کاتالیست کانون توجه محققان بوده است اما از این پس هدایت الکتریکی نیز باید مورد توجه قرار گیرد.

کو در سال 2013 موفق به ارائه روشی برای تولید فیلم‌های نازک دی‌سولفید مولیبدن با کیفیت بالا شد. این گروه تحقیقاتی در حال حاضر به دنبال یافتن روش‌های شکستن مولکول آب با استفاده از فیلم‌های دی‌سولفید مولیبدن هستند تا بتوانند هیدروژن مورد نیاز برای تولید انرژی را تامین کنند.

نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای با عنوان Layer-dependent Electrocatalysis of MoS2 for Hydrogen Evolution در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است.

کانون دانش