Исследователи из Южного федерального университета (ЮФУ), сотрудничая с международными коллегами, разработали новый, более доступный материал для производства водорода из воды. Их результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Водород считается одним из самых перспективных и экологически чистых источников энергии, объясняют специалисты ЮФУ. Его получают путем электролиза — расщепления воды на водород и кислород с помощью электрического тока.
Для ускорения данного процесса необходимы катализаторы — специальные вещества, которые способствуют реакциям. Сегодня при выделении кислорода в качестве катализатора применяются соединения с иридием (Ir) — редким элементом, добыча которого требует больших затрат энергии и средств, отметил доцент Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ Михаил Солдатов.
Южнофедеральские ученые вместе с исследователями из Китая предложили заменить иридий рутением — элементом, который встречается в земной коре в 5–10 раз чаще и уже широко используется в таких сферах, как медицина, электроника и химическая промышленность. Для улучшения характеристик нового катализатора было добавлено небольшое количество других химических элементов.
«Представьте катализатор как магнит, который должен на некоторое время «удерживать» промежуточные продукты реакции. Если магнит слишком «сильный», частицы слишком плотно прилипают, что замедляет процесс, а если он слишком «слабый» — частицы не задерживаются достаточно долго.
Мы нашли «золотую середину», оптимизировав полярность связи Ru–O с помощью добавления атомов редкоземельных металлов, что позволило сбалансировать силу взаимодействия так, чтобы процесс выделения кислорода протекал эффективно и стабильно», — пояснил Солдатов.