Химики создали прочный и дешевый катализатор, который позволяет эффективно производить чистый водород из воды без использования дорогостоящей платины. Это открытие способно значительно снизить стоимость экологически чистого топлива и ускорить его массовое внедрение. Исследование опубликовано в Journal of the American Chemical Society.
Переход на возобновляемые источники энергии требует надежных систем для хранения избыточного электричества. Идеальным решением считается производство водорода путем расщепления молекул воды. Однако традиционные электролизеры требуют использования драгоценных металлов платиновой группы, что делает технологию слишком дорогой для коммерческого сектора.
Эффективный дуэт металлов
Инженеры представили решение этой проблемы, разработав уникальный катализатор для мембранных электролизеров. В основе их разработки лежит соединение двух доступных материалов: фосфида рения и фосфида молибдена, которые в процессе совместной работы превзошли по эффективности чистую платину.
В этой химической связке каждый элемент выполняет свою строгую задачу. Ренниевый компонент отвечает за то, чтобы молекулы водорода легко прикреплялись к поверхности катализатора и затем быстро отделялись от нее. В свою очередь, молибденовый компонент значительно ускоряет непосредственный процесс расщепления воды в щелочной среде.
Прочность промышленного уровня
Полученный композитный катализатор продемонстрировал великолепную стабильность. Во время тестов система бесперебойно проработала более 1000 часов при высоких промышленных плотностях тока. Это делает разработку одним из самых долговечных безплатиновых катодов, когда-либо созданных в мире.
Главная ценность открытия заключается в оптимизации водородных связей на границе между катализатором и электролитом. Физикам удалось добиться минимального электрического сопротивления, что гарантирует высочайшую скорость химической реакции. Теперь процесс получения чистого топлива требует значительно меньше энергозатрат.
Пока все эксперименты проводились в лабораторных масштабах, но авторы проекта уже готовятся к масштабированию технологии для нужд крупной промышленности. Дешевый водород поможет не только запасать чистую энергию солнца и ветра, но и сократит выбросы углекислого газа в металлургии и химическом производстве.
Ранее исследователи создали катализатор, который позволил в три раза снизит температуру получения водорода в три раза.
