Temeljno razumevanje reakcije tvorbe vodika za novo generacijo elektrokatalizatorjev na osnovi niklja v alkalni in kloralkalni elektrolizi

Vse večje povpraševanje po energiji postaja eden večjih globalnih izzivov sodobnega časa, ki povzroča tako gospodarske kot eksistencialne krize. Soočamo se bodisi s sežiganjem več fosilnih goriv, ​​ki so planetu že povzročila nepopravljivo škodo, ali pa z iskanjem alternativnih in čistih načinov proizvodnje, zajemanja in uporabe energije. Ena od strategij je pretvarjanje trajnostne energije, kot sta veter in sonce, v kemična goriva, ki jih je mogoče fleksibilno shraniti in prevažati. Plin vodik je idealen kandidat zaradi največje gostote energije med kemičnimi gorivi in ​​ničelne emisije onesnaževal med kemično pretvorbo. Elektrokemična proizvodnja vodika iz vodnih elektrolitov je eden bolj obetavnih pristopov, ki se ujema s čistim in trajnostnim energetskim ciklom, dokler se električna energija za elektrolizo dobavlja iz ogljično nevtralnega obnovljivega vira. Zato bi poleg učinkovitejšega gospodarjenja z vodikom tudi proizvodnja klora in natrijevega hidroksida (kavstična soda) imela velike koristi od napredka v tehnologiji. Trenutno je ena izmed najbolj uporabljenih kovin, ki niso PGM, v industrijskih alkalnih vodah in (nevtralni) klor-alkalni elektrolizi nikelj, ki velja za staro tehnologijo, ki deluje dovolj dobro. Reakcija počasnega izločanja vodika (HER) na kovinskih površinah je nedvomno najbolj raziskana elektrokemijska reakcija. Ogromna pot do vzpostavitve temeljne elektrokatalize je bila tlakovana s kinetičnimi študijami vodikove elektrokemije zaradi njenega relativno preprostega reakcijskega mehanizma. Medtem ko so platina in materiali na osnovi platine najbolj aktivni katalizatorji za HER v alkalnih medijih, so stroškovno učinkoviti nikelj in njegove zlitine materiali izbire za alkalne in kloralkalne elektrolizerske katode. Da bi združili najboljše iz obeh svetov, se iskanje bolj aktivnih in cenejših katalizatorjev za HER še vedno nadaljuje. Ta projekt bo z obsežnim oblikovanjem materialov, različnimi karakterizacijami, računalniškim modeliranjem in umetno inteligenco izboljšal temeljno razumevanje HER na katodnih katalizatorjih na osnovi niklja in uporabil to znanje za razvoj nove generacije nikljevih katalizatorjev z 10-krat višjo aktivnostjo kot to zmorejo trenutni katalizatorji.