Ученые из Кореи нашли простой способ резко увеличить производство водорода

Исследовательская группа из Республики Корея разработала простой и эффективный метод, позволяющий значительно повысить производительность электролизеров воды — устройств для экологически чистого производства водорода. Ученые обнаружили, что специальное покрытие на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), широко известного как тефлон, увеличивает эффективность генерации водорода на 40%.

Суть инновации заключается в нанесении гидрофобного тефлонового покрытия на ключевой компонент электролизера — пористый транспортный слой (ПТС). Этот слой отвечает за подвод воды к электродам и отвод образующегося водорода. В обычном режиме работы пузырьки водорода прилипают к поверхности катализатора и пористых структур, блокируя активные участки и мешая протеканию реакции, что снижает общую эффективность системы.

Нанесённое методом простого распыления с последующей термообработкой покрытие предотвращает прилипание пузырьков к пористой структуре ПТС, позволяя им легко и быстро высвобождаться. Для оптимальной работы ученые покрыли только верхнюю половину транспортного слоя, оставив нижнюю часть без покрытия для беспрепятственного подвода воды к катализатору. Таким образом, конструкция одновременно обеспечивает эффективное снабжение водой и удаление водорода.

Как отметил профессор Чжунги Рю из Школы энергетической и химической инженерии UNIST, общепринятым считалось мнение, что для повышения эффективности необходимо увеличивать гидрофильность ПТС. Однако результаты работы демонстрируют, что именно гидрофобное тефлоновое покрытие, улучшая отвод водорода, приводит к существенному росту производительности.

Эксперименты показали, что электролизные ячейки с модифицированным ПТС демонстрируют увеличение плотности тока на 40% по сравнению с обычными, что напрямую указывает на более высокую скорость производства водорода. Кроме того, было отмечено снижение роста напряжения, обычно вызванного скоплением пузырьков, что дополнительно повышает общую энергоэффективность процесса.

Важным преимуществом метода является его простота и масштабируемость. Технология не требует сложных нанотехнологических процессов и была успешно апробирована на крупноформатных образцах площадью до 225 см². Как подчеркнул профессор Ли из того же университета, тефлон — доступный и известный материал, а сама модернизация не предполагает изменения конструкции существующих электролизеров, что упрощает внедрение. Перспективы разработки не ограничиваются производством водорода; метод может быть полезен и в других электрохимических системах, связанных с выделением газов, таких как топливные элементы и металл-воздушные батареи.

Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Advanced Science.