Водород — один из самых перспективных энергоносителей: он питает топливные элементы, участвует в производстве полупроводников и химической обработке. Но транспортировать газообразный водород без сжатия или сжижения крайне неудобно. Решение — хранить его в жидких соединениях, которые легко перевозить, а потом высвобождать по необходимости. Аммиак подходит идеально: его уже производят и перевозят на большие расстояния. Проблема в другом — чтобы расщепить аммиак и получить водород, традиционный крекинг требует температур выше 500 °C, а затем смесь нужно очищать от азота и остатков аммиака.
Исследователи из Массачусетского технологического института предложили электрохимический подход, который одновременно высвобождает водород и концентрирует его в потоке высокой чистоты. Стратегия использует электричество для ускорения процесса и снижает энергозатраты.
Мы продемонстрировали возможность использования электрохимии для проведения термодинамически сложных и кинетически затрудненных реакций дегидрирования.
Ключевой элемент — соединение палладиевой сепарационной мембраны с электродом через расплавленный гидроксид-электролит. Мембрана избирательно пропускает только водород. Электрохимический градиент создает эффект вакуума, вытягивая водород, а мембрана преобразует его в протоны и электроны, которые рекомбинируют на втором электроде в газообразный водород.
В установке аммиак сначала дегидрируется катализатором с рутением и цезием. Поскольку мембрана пропускает только водород, на выходе получается концентрированный поток без отдельной очистки. Процесс протекает при 200−300 °C — значительно ниже традиционного крекинга. Непрерывный отвод водорода ускоряет реакцию дегидрирования, меняя реакционную среду.
Метод работает и с метилциклогексаном — жидким органическим носителем водорода. Специалисты называют такой метод важным достижением в энергетике. Сейчас команда работает над уменьшением количества палладия и масштабированием технологии.
Ранее Наука Mail рассказывала, что предложен новый метод производства экологически чистого водорода.