ARNO NAUJOKAIČIO DAKTARO DISERTACIJA

ANOTACIJA: Efektyvi vandenilio gamyba ir saugojimas yra pagrindiniai žingsniai siekiant sėkmingos vandenilio ekonomikos. Natūraliai vandenilio dujos gamtoje neegzistuoja – jas reikia išskirti iš gamtinių dujų arba pasigaminti. Šiai dienai pasaulyje yra išgaunama daugiau nei 500 milijardų kubinių metrų (arba apie 45 milijonai tonų) vandenilio kasmet. Tačiau net 96% vandenilio išgaunama iš angliavandenilinių šaltinių, tokių kaip natūralios dujos, nafta ar anglis. Taigi pagrindinis vandenilio gavimo būdas iki šiol yra stipriai priklausomas nuo iškastinio kuro ir visiškai nesprendžia klimato kaitos problemos. Vandens elektrolizė yra dar vienas vandenilio gavimo būdas. Jo privalumai prieš anksčiau minėtus yra gausus ir pigus atsinaujinantis šaltinis bei gamybos procesas be atliekų. Be to vandenilio degimo metu nesusidaro jokių aplinkos teršalų. Tačiau vandenilio jonų redukcija iš vandeninių tirpalų vyksta tik ant katalizatoriaus paviršiaus. Žinia, kad platina (Pt) ir platinos grupės metalai bei jų dariniai yra efektyviausi vandenilio išskyrimo iš vandens, tačiau praktinis brangiųjų metalų elektrodų panaudojimas yra apribotas didelės jų kainos. Norint sumažinti gamybos kaštus, tenka ieškoti alternatyvių medžiagų, sudarytų iš žemėje randamų gausių ir ne brangių elementų. Viena tokių medžiagų, yra tradicinis dvidimensinis pereinamųjų metalų dichalkogenidas (2D-TMD) molibdeno disulfidas (MoS2). Jis sulaukė dėmesio ne tik todėl, kad geba katalizinti vandenį bei turi didžiausią potencialą pakeisti Pt, bet ir todėl, kad yra chemiškai stabilus, valdomos elektroninės struktūros, nesunkiai susintetinamas ir pigus, lyginant su Pt grįstais katalizatoriais. Pereinamieji metalai turi žemas M-H ryšio energijas ir aukštą vandenilio disociacijos greitį, o tai yra geras pagrindas vandenilio išsiskyrimo reakcijai (HER).

Metai: 2022.