Учёные из Университета Умео раскрыли механизм работы высокоэффективного и стабильного катализатора для производства водорода — процесса, который занимает центральное место во многих инициативах в области устойчивой энергетики.
В недавно опубликованном [исследовании](https://www.nature.com/articles/s43246-025-00842-y) в журнале Communications Materials учёные нашли способ усовершенствовать катализаторы для [электролиза воды](https://phys.org/tags/water+electrolysis/), который позволяет расщеплять воду на водород и кислород для получения экологически чистого топлива.
Исследование решает давнюю загадку: как катализаторы, изготовленные из никеля, железа и молибдена, могут сохранять свою исключительную активность и продолжать эффективно расщеплять воду даже после значительной потери молибдена в процессе работы?
Водород — отличный источник энергии, а его производство из воды путём электролиза лежит в основе ряда инициатив в области устойчивой энергетики. Проблема заключается в том, что катализаторы, ответственные за выработку кислорода, часто изнашиваются в жёстких условиях эксплуатации, что является серьёзным препятствием для их широкого применения.
Секрет заключается в тонких, но важных изменениях в расположении атомов. Когда молибден присутствует с самого начала, он влияет на расположение никеля и железа в материале.
«Представьте себе это как растягивание идеального алмаза до слегка увеличенной формы. Это облегчает взаимодействие катализатора с водой и образование соединений, важных для расщепления воды», — говорит Муна Рафеи, первый автор исследования.
Интересно, что даже после исчезновения молибдена эти изменения в атомной структуре сохраняются. Это похоже на создание прочного фундамента: даже после удаления опалубки конструкция всё равно стоит и работает как надо.
Эти результаты будут определять разработку ещё более надёжных и экономически эффективных катализаторов для электролиза воды, а также могут вдохновить на разработке аналогичных стратегий для создания долговечных катализаторов в других электрохимических приложениях.
«Мы смогли понять, какова роль молибдена и зачем он нужен в нашем материале, даже если в конечном итоге он вымывается», — говорит Эдуардо Грасиа, старший автор исследования. «Это заставляет нас задуматься, есть ли другие, более доступные химические элементы или процессы, которые могли бы создать аналогичные искажения».
«Наши результаты показывают, что другие материалы могут испытывать подобные эффекты, если добавить молибден или другие элементы. Это открывает новые пути для создания совершенно новых типов катализаторов», — заключают учёные.
Предоставлено Университетом Умео
[Перейти на сайт Университета Умео](http://www.umu.se/english)