به گزارش ایراسین، پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس ایران با همکاری دانشگاه علوم و فناوری الکترونیک چین، کاتالیست نوینی برای واکنش تکامل اکسیژن (OER) - یکی از کلیدی‌ترین مراحل در فرآیند الکترولیز آب و تولید هیدروژن سبز طراحی و تولید کرده‌اند.

این دستاورد علمی که در نشریه معتبر Small به چاپ رسیده، راهکاری نوین برای غلبه بر چالش‌های اصلی پیشروی توسعه فناوری الکترولیز آب، یعنی کارایی پایین و پایداری محدود کاتالیست‌های متداول، ارائه می‌دهد.

کاتالیست جدید که با نام NC@(NixFe₁-x)Se/VG شناخته می‌شود، حاصل تلفیق نانو ساختارهای نیکل-آهن-سلنیوم بر بستر گرافن عمودی و اصلاح سطح آن با کربن نیتروژن‌دار است. این طراحی منحصر به فرد، رسانایی الکتریکی بالا، پایداری شیمیایی برجسته و سایت‌های فعال متعدد را همزمان فراهم کرده است.

یکی از نوآوری‌های کلیدی این تحقیق، استفاده از سلنیوم برای جلوگیری از شسته شدن گونه‌های فعال نیکل و آهن طی واکنش است. بر اساس مطالعات تئوری و آزمایشگاهی، حضور سلنیوم منجر به تشکیل درجای یک لایه فعال و پایدار به صورت Ni₀.₇₅Fe₀.₂₅Se/Ni₀.₇₅Fe₀.₂₅OOH می‌شود که علاوه بر بهینه‌سازی فرآیند جذب واسطه‌های واکنش، از تخریب کاتالیست نیز جلوگیری می‌کند.

این کاتالیست عملکردی چشمگیر دارد به طوری که در چگالی جریان ۲۰ میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع، تنها به Overpotential ای معادل ۲۲۰ میلی‌ولت نیاز دارد. همچنین، پایداری بی‌سابقه ۳۰۰ ساعته این کاتالیست بدون افت محسوس عملکرد، گامی مهم به سوی کاربردهای صنعتی محسوب می‌شود.

علاوه بر این، ساختار شبکه‌ای ناهمگن این ماده، مسیرهای بهینه‌ای برای انتقال سریع الکترون و یون فراهم کرده و مقاومت انتقال بار را به حداقل می‌رساند.

این پژوهش نه تنها یک ماده جدید را معرفی کرده، بلکه رویکردی نوین برای پایدارسازی کاتالیست‌ها در طول واکنش ارائه داده که می‌تواند الگویی برای توسعه نسل آینده کاتالیست‌های مبتنی بر فلزات انتقالی باشد. این پیشرفت علمی می‌تواند شتاب‌بخش توسعه الکترولایزرهای پایدار و تجاری‌سازی تولید هیدروژن سبز به عنوان یکی از امیدبخش‌ترین جایگزین‌های سوخت‌های فسیلی باشد.