Elm dünyasında mühüm bir yenilik baş verib: tədqiqatçılar, quru reformasiya reaksiyalarında istifadə olunan katalizatoru uğurla təkmilləşdiriblər. Bu yeni özünü yeniləyən katalizator, davamlılıq göstəricilərini əhəmiyyətli dərəcədə artırır və adi katalizatorlarla müqayisədə metal istifadəsini xeyli azaldır, beləliklə iqtisadi səmərəliliyi yüksəldir. Tədqiqatın nəticələri "ACS Catalysis" jurnalında dərc olunub. Bu işdə Koreya Enerji Araşdırmaları İnstitutunun Yüksək Temperatur Elektrolizi Laboratoriyasından Dr. Heeyeon Kim və Dr. Yoonseok Choi, həmçinin Seul Milli Universitetinin Materialşünaslıq və Mühəndislik Departamentindən professor WooChul Jung iştirak edib. Quru reformasiya texnologiyası metan (CH₄) və karbon dioksidi (CO₂)—iki əsas istixana qazını— yüksək temperaturda hidrogen (H₂) və karbon monoksid (CO) sintez etmək üçün reaksiya etdirir. Bu texnologiya istixana qazlarını azaltmaqla qlobal istiləşməyə qarşı mübarizəyə kömək edir və eyni zamanda hidrogen, əsas enerji mənbəyi, və çoxfunksiyalı sinqaz istehsal edir. Bu səbəbdən, həm akademiyada, həm də sənayedə geniş araşdırmaların mövzusu olmuşdur. Adətən, quru reformasiya reaksiyalarında istifadə olunan nikel (Ni) katalizatorları həm iqtisadi baxımdan sərfəli, həm də yüksək performanslıdır. Lakin reaksiya zamanı katalizatorun səthində karbon yığılmağa meyillidir, bu da performansın sürətlə azalmasına səbəb olur. Bu karbon yığılması uzunmüddətli əməliyyat və kommersiyalaşdırma üçün əsas maneədir, buna görə də yeni katalizator dizaynları və əməliyyat şərtlərinin optimallaşdırılması sahəsində aktiv araşdırmalar aparılır. Alternativ olaraq, perovskit əsaslı oksidlərdən istifadə edən özünü yeniləyən katalizator texnologiyası böyük maraq doğurur. Bu yanaşmada metal katalizator dəstəyinin daxilində yerləşir və reaksiya şərtləri altında səthə köçərək katalitik aktiv yerlər yaradır. Səthə çıxan metal hissəciklər dəstəyə güclü bağlanır və karbon yığılmasını effektiv şəkildə basdırır. Nəticədə, adi nikel katalizatorları ilə müqayisədə, özünü yeniləyən katalizatorlar uzunmüddətli əməliyyat zamanı performansı qoruyub saxlaya bilir. Tədqiqat qrupu, quru reformasiya reaksiyalarının yüksək temperatur şərtləri altında sabit işləyən özünü yeniləyən katalizator hazırlamaq üçün atomlararası bağlanma gücünü optimallaşdırıb. Bu katalizator vasitəsilə adi katalizatorlara nisbətən yalnız 3% nikel istifadə etməklə eyni miqdarda sinqaz istehsal etmək mümkündür. Özünü yeniləyən katalizatorlarda, daxili metal elementlərin səthə köçməsi nə qədər asan olarsa, reaksiya sürəti bir o qədər yüksək olar. Lakin bu tədqiqatda istifadə olunan lanthanum manganit (LaMnO₃)-əsaslı perovskit oksid dəstəyi güclü atomlararası bağlara malikdir, bu da daxili metal hissəciklərin səthə çıxmasını çətinləşdirir. Bunun öhdəsindən gəlmək üçün tədqiqat qrupu oksid dəstəyindəki lanthanum ionlarını (La³⁺) kalsium ionları (Ca²⁺) ilə əvəz edərək atomlararası bağlanma gücünü azaltmış və daha çox nikelin katalizator səthinə köçməsinə nail olmuşdur. Lakin komanda müəyyən edib ki, həddindən artıq miqdarda kalsium əlavə etmək perovskit strukturunun özünün dağılmasına səbəb ola bilər, bu da katalizatorun sabitliyini və aktivliyini azaldır. Bu tapıntıya əsaslanaraq, onlar kalsium əvəzetməsinin optimal diapazonunu müəyyən ediblər və karbon yığılmasına qarşı yüksək müqavimət göstərən və güclü reformasiya aktivliyinə malik sabit işləyən özünü yeniləyən katalizator hazırlayıblar. Adı çəkilən yeni katalizator adi katalizatorlarla müqayisədə eyni miqdarda sinqaz istehsal etmək üçün yalnız 3% nikel istifadə etmişdir. Üstəlik, adi katalizatorların aglomerasiya və karbon yığılması nəticəsində aktivliyini asanlıqla itirməsinə baxmayaraq, yeni katalizator 800 °C temperaturda 500 saat uzunmüddətli əməliyyat zamanı yüksək dönüşüm səmərəliliyini sabit saxlamış və karbon yığılmasının heç bir əlamətini göstərməmişdir—bu onun üstün davamlılığını nümayiş etdirir. Tədqiqatın baş müəllifi Dr. Kim bildirib: "Özünü yeniləyən katalizator texnologiyası, adi nikel katalizatorlarının əsasən karbon yığılması ilə əlaqəli deaktivasiya problemlərini effektiv şəkildə həll edən və xammalın və reaksiya proseslərinin xərclərini əhəmiyyətli dərəcədə azaldan inqilabi bir yenilikdir." Tədqiqat məqaləsinin həmmüəllifi Dr. Choi əlavə edib: "Bu iş, yalnız quru reformasiya reaksiyalarına deyil, həm də geniş spektrli karbohidrogen reformasiya proseslərinə, yüksək temperaturda su elektrolizinə (SOEC) və digər yeni nəsil enerji çevrilmə sistemlərinə tətbiq oluna bilən əsas texnologiyanı təmin etdiyi üçün olduqca əhəmiyyətlidir."