Mokslininkai tiria vandenilio evoliucijos reakcijas (HER) – vandens skaidymo technologijas, kurių metų elektrodai yra padengiami katalizatoriais, panardinami į vandenį ir per juos paleidžiama elektros srovė. Elektros, katalizatorių ir vandens sąveika sukuria vandenilio dujas – absoliučiai švarų kurą – ir deguonį. Deja, bet yra rimta problema: šiuo metu elektrodai privalo būti padengti itin brangiais metalais, dažniausiai platina. Tačiau panašu, kad visa tai pasikeis – Stenfordo universiteto (JAV) tyrėjai rado gerokai pigesnę išeitį.
Stenfordo universiteto tyrėjas Xinjianas Shi teigia, kad drauge su kolegomis rado šios problemos sprendimą: sintezės metodą, kuris paverčia pigius ir gausius metalų sulfidus į galingus elektrodus, skatinančius vandenilio gamybos reakcijas. Šio tyrimo rezultatai buvo paskelbti moksliniame žurnale „Energy and Environmental Science“.
Tyrėjas X.Shi drauge su mechanikos inžinerijos profesore Xiaolin Zheng darbus pradėjo nuo to, ką jau mokslininkai žino – kad sulfidinių elektrodų charakteristikos gali būti pagerintos įterpiant kobalto atomus. Tačiau mokslininkai pritaikė dvi naujoves: pirma, jie suprato, kaip itin tiksliai kontroliuoti, kiek kobalto reikia įterpti į elektrodą. Antra, jie suprato, kaip šiuo kontroliuojamu būdu įterpti reikiamas medžiagas ne tik ant elektrodo paviršiaus, kaip tai sugebėjo padaryti kiti tyrėjai ankstesniuose sulfidinių elektrodų tyrimuose, bet ir į patį elektrodą.
Norėdami atlikti šį darbą, jie panaudojo ugnį, kad oksiduotų volframo metalą ir paverstų jį garais. Tada jie atvėso ir dujos kondensavosi į volframo nanovamzdelius. Tuomet mokslininkai dar kartą panaudojo liepsną, kad į šiuos nanovamzdelius įterptų (įpurkštų) kobalto atomus. Galiausiai kobalto atomais dengtus nanovamzdelius kaitino sieroje, įkaitintoje krosnyje. Rezultatas: volframo disulfido elektrodas, kuris iš visų pusių padengtas kobaltu.
Šio proceso metu mokslininkai užfiksavo, kad kobalto koncentracija elektrode yra apie 15 procentų. Tai yra optimali koncentracija ir naujas metalo sulfido katalizatoriais pagrįstų vandenilio evoliucijos reakcijų (HER) charakteristikų rekordas. Tačiau jų elektrodai vis dar atsilieka nuo platinos elektrodų charakteristikų. Tyrėjai toliau planuoja savo atrastame procese pritaikyti kitus metalų sulfidus ir taip sukurti elektrodą, kuris labiausiai atitiktų platinos suteikiamas charakteristikas.
Vienas iš labai tikėtinų kandidatų yra molibdeno disulfidas, kuris, pasak X.Shi, gali net ir viršyti platinos efektyvumą šiose reakcijose. Itin svarbu yra tai, jog tokie katalizatoriai yra gerokai pigesni. Platinos kaina rinkoje yra apie 29 JAV doleriai už vieną gramą. Molibdeno disulfido – vos 40 centų.
