Водородное топливо станет дешевле благодаря открытию российских учёных
Это открытие может значительно снизить стоимость экологически чистого топлива будущего.
Учёные Южного федерального университета (ЮФУ) в составе международного научного коллектива предложили новый, более доступный материал для получения водорода из воды, сообщает РИА Новости. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Как объяснили специалисты, водород считается одним из наиболее перспективных и экологичных энергоносителей. Его получают путём разложения воды на молекулы водорода и кислорода под действием электроэнергии. Для ускорения этого процесса необходимы специальные вещества-помощники — катализаторы.
В настоящее время для реакции выделения кислорода в качестве катализатора используют вещества, содержащие иридий — редкий элемент, добыча которого является энергозатратным и дорогостоящим процессом, рассказал доцент Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ Михаил Солдатов.
Учёные ЮФУ с коллегами из Китая предложили использовать вместо иридия рутений — элемент, который распространён в земной коре в 5–10 раз больше и широко применяется в медицине, электронике и химической промышленности. Для «тонкой настройки» свойств нового катализатора в его состав ввели небольшое количество других элементов.
«Представьте, что катализатор — это магнит, который должен какое-то время удерживать продукты реакции. Если магнит слишком "сильный", то промежуточные частицы сильно "прилипают" и тормозят процесс, а если "слабый" — не удерживаются их достаточно. Была найдена "золотая середина" с помощью тонкой настройки полярности связи Ru–O, путем подбора добавки атомов редкоземельных металлов, которая оптимизирует силу взаимодействия таким образом, чтобы реакция выделения кислорода проходила легко и устойчиво», — объяснил Солдатов.
Новый материал позволит снизить энергопотребление установок, перерабатывающих воду в топливо, а также уменьшить износ оборудования и нагрев элементов для более стабильного протекания реакции получения кислорода, добавил учёный.
«Этот катализатор позволяет снизить перенапряжение для реакции выделения кислорода на десятки милливольт, что критично для водородной энергетики, где важен каждый мВ. Значения перенапряжения 214 мВ — это лучше большинства катализаторов на основе оксида рутения, которые к тому же менее активны и стабильны», — прокомментировал Солдатов.
В ходе дальнейшей работы специалисты университета с коллегами планируют сосредоточиться на разработке катализаторов для других важных технологических процессов будущего.
Исследование было поддержано Российским научным фондом (Проект № 24-43-00215) и отвечает задачам Фронтирной лаборатории «Рентгеноспектральной нанометрологии» МИИ ИМ ЮФУ, созданной в рамках стратегического проекта ЮФУ «Технологии полного цикла для экспресс-разработки функциональных материалов под управлением искусственного интеллекта» программы «Приоритет-2030» ЮФУ (нацпроект «Молодёжь и дети»).