Водород называют топливом будущего, так как при его использовании не образуется углекислый газ. Продуктом реакции становится обычная вода. Однако сегодня широкому распространению «зеленого» водорода мешает высокая стоимость производства.
Ученые предложили новый катализатор для эффективного получения «зеленого» водорода
Команда ученых из МФТИ разработала катализатор, который может сделать производство водорода более дешевым и эффективным. Он основан на соединении марганца, селена и неодима.
Magnific
Дорого и экологично
Один из наиболее экологичных способов – электролиз воды, при котором вода расщепляется на водород и кислород с помощью электрического тока. Для эффективной работы электролизеров необходимы вещества, ускоряющие химическую реакцию. Лучшие катализаторы для получения водорода обычно содержат платину и другие благородные металлы. Они работают эффективно, но стоят дорого. По этой причине ученые по всему миру ищут более дешевые и устойчивые альтернативы.
Новый катализатор
В новой работе ученые МФТИ предложили использовать в качестве катализатора гетероструктуру, состоящую из селенида марганца и оксида неодима. Это не просто смесь двух веществ, а материал, в котором разные компоненты соприкасаются друг с другом и за счет этого усиливают полезные свойства системы.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
«Наши опытные испытания в ходе экспериментов показали, что новый катализатор эффективно работает в щелочной среде. Для достижения стандартной плотности тока 10 мА/см² ему потребовалось всего 83 мВ дополнительного напряжения. Чем меньше это значение, тем меньше энергии теряется в процессе получения водорода. Кроме того, материал смог работать при более высокой плотности тока 100 мА/см² при напряжении 152 мВ и сохранял стабильность в течение 80 часов испытаний», – рассказал Сулейман Аллахвердиев, соавтор исследования, профессор кафедры молекулярной и клеточной биологии ФБМФ МФТИ.
По мнению авторов, перспективные характеристики связаны с особой структурой материала. На границе селенида марганца и оксида неодима возникает взаимодействие, которое облегчает движение электронов и делает поверхность катализатора более активной. Пористая структура также помогает: она увеличивает площадь контакта материала с раствором, что физически создает больше мест, где может образовываться водород.
На практике исследование показывает один из возможных путей к созданию более дешевых катализаторов для водородной энергетики. Пока речь идет о лабораторных экспериментах, а не о готовом промышленном устройстве. Но в ближайшем будущем такие материалы могут стать основой для новых поколений электролизеров, если дальнейшие испытания подтвердят их долговечность, масштабируемость и экономическую эффективность.
Работа опубликована в научном журнале Fuel.
Загружаем