Ученые ЮФУ совместно с коллегами из Китая создали новый материал для превращения воды в водород — экологичное топливо будущего. Исследование поддержано Российским научным фондом и выполнено в рамках стратегических проектов ЮФУ с использованием методов рентгеноспектральной нанометрологии. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Водород считается одним из самых перспективных и чистых энергоносителей, но его производство остается сложным и затратным. В основе процесса лежит разложение воды на кислород и водород под действием электроэнергии, а ключевую роль играют катализаторы — вещества, ускоряющие химические реакции.
Сегодня для реакции выделения кислорода наиболее эффективны соединения иридия. Однако этот элемент крайне редок, а его добыча требует больших ресурсов, что делает массовое производство водорода дорогим и энергоемким.
Ученые ЮФУ предложили заменить иридий на более доступный рутений. Он встречается в земной коре в 5−10 раз чаще и уже широко применяется в медицине, электронике и химической промышленности. Для повышения эффективности нового катализатора в его состав добавлены небольшие количества редкоземельных металлов, что позволило тонко настроить полярность связи Ru-O.
«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».
Применение материала снижает энергопотребление установок, уменьшает износ оборудования и перегрев элементов, что критично для стабильного получения водорода. Перенапряжение в 214 мВ делает катализатор эффективнее большинства известных оксидов рутения, повышая надежность и экономичность процесса.
В дальнейшем специалисты ЮФУ планируют разрабатывать катализаторы для других перспективных технологических процессов, расширяя возможности «зеленой» энергетики.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что в ЮФУ разработали бустер для зеленой энергетики.
