Κορεάτες επιστήμονες αναπτύσσουν πρωτοποριακό καταλύτη υδρογόνου από θαλασσινό νερό

Ερευνητικές ομάδες στο Πανεπιστήμιο Chung-Ang στη Νότια Κορέα και στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας. Ο καταλύτης αντιμετωπίζει ένα σημαντικό εμπόδιο στην παραγωγή υδρογόνου: την εξάρτηση από το γλυκό νερό στη συμβατική ηλεκτρόλυση.

Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο Advanced Functional Materials στις 7 Αυγούστου 2025, παρουσιάζει μια κρυσταλλική-άμορφη ετεροδομή ρουθηνίου, η οποία επέδειξε ανώτερη απόδοση σε σύγκριση με εμπορικούς καταλύτες πλατίνας. Σύμφωνα με το πανεπιστήμιο, ο νέος καταλύτης εμφανίστηκε 37 φορές μεγαλύτερη δραστικότητα κατά μάζα από τους εμπορικούς καταλύτες πλατίνας, καθιστώντας την παραγωγή υδρογόνου πιο οικονομικά αποδοτική.

...

Ξεπερνώντας τις προκλήσεις του θαλασσινού νερού

Η ηλεκτρόλυση θαλασσινού νερού προσφέρει πρόσβαση στους απέραντους ωκεανίους πόρους της Γης για την παραγωγή υδρογόνου, αλλά οι υψηλές συγκεντρώσεις χλωριούχου επιταχύνουν τη διάβρωση των καταλυτών και μειώνουν την απόδοση. Ο Επίκουρος Καθηγητής Haeseong Jang από το Τμήμα Προηγούμενης Μηχανικής Υλικών του Πανεπιστημίου Chung-Ang εξήγησε το κίνητρο: «Η έρευνα μας καθοδηγείται από την αποστολή να αναπτυχθεί οικονομικά βιώσιμη και σταθερή τεχνολογία καθαρής παραγωγής υδρογόνου ώστε να ξεπεράσουμε αυτά τα κρίσιμα εμπόδια».

Η ομάδα εφάρμοσε μια στρατηγική πυρόλυσης με τη διαμεσολάβηση g-C3N4 για τη σύνθεση νανοδοσυσωματωμάτων ρουθηνίου με υποστήριξη ανθρακαζωμένου άζωτου, με τη μοναδική κρυσταλλική-άμορφη ετεροδομή. Κατά τη διάρκεια της σύνθεσης, το g-C3N4 λειτουργεί τόσο ως πηγή αζώτου όσο και ως ικρίωμα που αγκυρώνει τα ιόντα ρουθηνίου μέσω συντονιστικών θέσεων. Τα αναγωγικά αέρια που απελευθερώνονται κατά την πυρόλυση μειώνουν το ρουθήνιο ενώ επηρεάζουν δομική αταξία στις πυρήνες των νανοσωματιδίων, σχηματίζοντας σταθερές κρυσταλλικές-άμορφες ενώσεις.

Αποτελέσματα Απόδοσης

Οι ηλεκτροχημικές δοκιμές αποκρίθηκαν εξαιρετική απόδοση ως προς την αντίδραση παραγωγής υδρογόνου. Σε αλκαλικές συνθήκες, ο καταλύτης εμφανίστηκε υπερδυναμικό μόλις 15 mV στα 10 mA cm⁻², με την ανθεκτικότητά του να επιβεβαιώνεται μέσω σταθερής λειτουργίας για πάνω από 250 ώρες. Σε συνθήκες προσομοιωμένου θαλασσινού νερού, ο καταλύτης έδειξε μόλις 8 mV υποβάθμιση της απόδοσης και διατήρησε σταθερή λειτουργία για 100 ώρες, ξεπερνώντας τους εμπορικούς καταλύτες πλατίνας και ρουθηνίου.

Ο καθηγητής Xien Liu από το Πανεπιστήμιο Qingdao τόνισε τη σημασία της καινοτομίας: «Η ανακάλυψή μας επιτρέπει την ηλεκτρόλυση θαλασσινού νερού για παραγωγή άμεσης υδρογόνου από θαλασσινό νερό, χρησιμοποιώντας καταλύτες ανθεκτικούς στα χλωριόντα, ανοίγοντας τεράστιους ωκεάνιους πόρους για παραγωγή καθαρής ενέργειας».

Επίδραση στη Βιομηχανία

Η αντοχή του καταλύτη στη διάβρωση από χλωρίδια επιτρέπει αποδοτική και κλιμακούμενη παραγωγή υδρογόνου απευθείας από θαλασσινό νερό, μειώνοντας την εξάρτηση από γλυκό νερό και ορυκτά καύσιμα, ενώ στηρίζει την απανθρακοποίηση σε τομείς με έντονη ενεργειακή κατανάλωση. Ο Δρ. Jang σημείωσε τις μεγαλύτερες της τεχνολογίας: «Η τεχνολογία μας θα επιταχύνει τις προσπάθειες μετριασμού της κλιματικής αλλαγής, επιτρέποντας ταχεία απανθρακοποίηση των τομέων μεταφορών, βιομηχανίας και παραγωγής».

Η ανακάλυψη αυτή έρχεται καθώς η ζήτηση για υδρογόνο να αυξηθεί σημαντικά έως το 2050 ώστε να επιτευχθούν οι στόχοι μηδενικών εκπομπών, με την αφαλάτωση θαλασσινού νερού να προβλέπεται ως η κύρια πηγή νερού για περίπου το 65% των επί του παρόντος σχεδιαζόμενων έργων πράσινου υδρογόνου.

https://www.perplexity.ai/page/korean-scientists-develop-brea-WUToMsCOSviBps.U5lZKMA