Водород можно получать путем электролиза воды, но это энергоемкий процесс. Альтернатива — использовать мочевину, вещество, содержащееся в моче: ее разложение требует меньше электричества. Такой подход позволяет экономить до 27% энергии. Однако моча содержит хлорид-ионы (Cl⁻). При электролизе они образуют хлор — токсичный газ, который вызывает коррозию анодов, разрушающих рабочий элемент установки.
Группа из Университета Аделаиды под руководством профессора Шичжан Цяо, разработала механизм, при котором хлор используется не как разрушительный побочный продукт, а как активный участник управляемой реакции, сообщается в пресс-релизе университета. В результате система эффективно разлагает мочевину, производит молекулярный водород и безопасный азот вместо токсичных нитратов, а также сохраняет работоспособность анода, предотвращая его коррозию. Это повышает эффективность и надежность установки.
Разработанная система использует хлориды для окисления мочевины и при этом подавляет побочные реакции. В ходе процесса образуется безопасный азот, а не токсичные нитраты. Эффективность по выходу водорода выше, чем у обычного электролиза воды, а напряжение электролиза — на ~27% ниже.
Нам удалось стабилизировать анод при работе с настоящей человеческой мочой — благодаря хлор-посредованному механизму, где Cl⁻ становится частью полезной реакции. Мы продемонстрировали концептуально новый путь устойчивого производства водорода из труднообрабатываемых потоков.
Катализатор показал высокую стабильность — более 50 часов при плотности тока 10 мА/см² без заметного падения активности. Использование мочи и сточных вод как источника для генерации водорода решает сразу две задачи: дешевое топливо и очистка от азотистых загрязнителей.
Следующий шаг команды — разработка аналогичных катализаторов без использования платины. Это сделает технологию более доступной и пригодной для масштабирования.
Ранее мы рассказывали, как фермам удалось снизить выбросы вредных газов в атмосферу.