Учёные Корейского института энергетических исследований (KIER) разработали новый электрод для электролиза воды, в котором платина заменена на более дешёвые металлы — никель и кобальт. По данным авторов исследования, стоимость этих материалов составляет около $0,02 и $0,05 за грамм соответственно, что примерно на 99% ниже цен на платину и рутений. Результаты работы были опубликованы в журнале Advanced Science.
Разработка предназначена для щелочного электролиза, процесса, при котором электрический ток разделяет воду на водород и кислород. В щелочной среде реакция протекает медленнее, поэтому промышленные установки обычно используют дорогие катализаторы. Новый электрод использует двухкомпонентную структуру из оксида никеля и никель-кобальтового сплава. Оксид никеля ускоряет начальное расщепление молекул воды, а сплав способствует образованию молекулярного водорода из высвободившихся частиц. При этом скорость получения водорода остаётся сопоставимой с коммерческими платиновыми системами, но перенапряжение снижается до 22,7 мВ против 56,5 мВ у аналогов. Перенапряжение — это дополнительное напряжение сверх теоретически необходимого, которое приходится подавать для протекания электрохимической реакции.
Команда провела испытания не только в лабораторных условиях с небольшими образцами, но и в электролизной ячейке размером 8,7 см. В этих тестах новый электрод снизил напряжение ячейки на 11% по сравнению со стандартными никелевыми электродами. Материал сохранил рабочие характеристики после 600 последовательных циклов запуска и остановки, что критически важно для установок, использующих нестабильное электричество от солнечных и ветровых электростанций.
Сейчас разработка находится на этапе масштабирования. Соавтор работы Хён-Джуна Ли сообщил, что команда уже изготовила электроды диаметром 40 см и совершенствует технологию их производства. Следующей целью является увеличение площади поверхности электрода до 5000 см² для интеграции в промышленные установки мегаваттного класса. Важно отметить, что заявленная экономия в 99% относится исключительно к стоимости материалов электродов, а не к полной стоимости промышленного производства водорода, коммерческое применение которого ещё предстоит отработать.
