Разработан новый метод синтеза катализатора, способный генерировать водород из дрожжей-основных микроорганизмов, участвующих в спиртовом и хлебном брожении. Новая система может эффективно разлагать воду на кислород и водород, используя вещества, содержащиеся в отходах-биомассе дрожжей. Кроме того, этот метод является недорогим, имеет высокий выход и, таким образом, как ожидается, снизит затраты на производство водорода из разложения воды.

Исследовательская группа, возглавляемая выдающимся профессором Кванг С. Кимом (Национальным почетным ученым Кореи) в Школе естественных наук UNIST, успешно разработала новый метод синтеза катализаторов, который может эффективно разлагать воду на кислород и водород с использованием биомассы отходов дрожжей. Кроме того, покрывая носитель на основе дрожжей материалами на основе рутения (Ru) и железа (Fe), они разработали новый каталитический материал, который демонстрирует отличные характеристики как при производстве водорода, так и кислорода.

Водород-самый чистый первичный источник энергии на земле. Одним из способов получения экологически чистого водорода является электролиз воды. Однако такой метод требовал катализаторов на основе благородных металлов, таких как платина (Pt) для HER и иридий (Ir) для OER. Однако эти катализаторы, как правило, редки, дороги и менее долговечны.

Исследовательская группа сосредоточилась на отходах-биомассе дрожжей, Как материале катализатора, который улучшит как производство кислорода, так и производство водорода, заменив при этом катализаторы из благородных металлов, такие как Pt или Ir. Поскольку дрожжи являются живым организмом, они богаты такими веществами, как углерод (С), фосфор (Р), сера (S) и азот (N), даже когда они израсходованы и выброшены.

Такие материалы могут иметь повышенную электропроводность, а также практические сборы, которые могут удерживать другие материалы, чтобы помочь зафиксировать металлические частицы. Эта особенность имеет потенциал, чтобы сделать хороший катализатор, в конечном счете.

В ходе исследования исследовательская группа создала два катализатора, которые способствуют образованию как водорода, так и кислорода, используя отходы дрожжей в качестве катализатора поддержки. Они сообщили о производстве водорода и кислорода в 1 м гидроксиде калия с использованием одиночных атомов рутения (RuSAs) наряду с наночастицами Ru (RuNPs), встроенными в MHC (RuSAs + RuNPs@MHC) в качестве катода и магнетита (Fe3O4), нанесенного на MHC (Fe3O4@MHC) в качестве анода. Катализатор RuSAs + RuNPs@MHC превосходит современный коммерческий платиновый катализатор на углеродном катализаторе для реакции выделения водорода с точки зрения перенапряжения, плотности обменного тока, наклона Тафеля и долговечности. Кроме того, по сравнению с промышленно принятыми катализаторами (то есть оксидом иридия) катализатор Fe3O4@MHC проявляет выдающуюся реакционную активность выделения кислорода.

Исследовательская группа отметила: "для полного расщепления воды требуется солнечное напряжение 1,74 в для привода ~ 30 мА, а также замечательная долгосрочная стабильность в присутствии (12 ч) и отсутствии (58 ч) воздействия наружного солнечного света, что является многообещающей стратегией устойчивого развития энергетики."

"Материалы, полученные из биомассы дрожжей, могут помочь разработать эффективные, экологически чистые и экономичные катализаторы для повышения устойчивости производства водорода",-говорит уважаемый профессор Ким. "По сравнению с углем и нефтью, отработанные дрожжи являются экологически чистой, недорогой и легкодоступной биомассой, и результаты исследования предполагают новое применение отработанной дрожжевой биомассы."

Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Nature Sustainability.

ИСТОЧНИК