Недрагоценный водород. Ученые создали катализатор будущего

Это открывает новые перспективы для развития экологически чистых и эффективных технологий в области энергетики.

Ученые ТПУ совместно с коллегами из Китая разработали стабильный и эффективный катализатор для получения водорода, который превосходит по стойкости и стабильности более дорогие аналоги в семь раз. Это значительный шаг вперед в области производства водорода из воды и может способствовать развитию не только химической промышленности, но и сферы производства топлива.

Исследование, опубликованное в журнале iScience, подчеркивает важность развития новых материалов и технологий для устойчивого и экологически безопасного производства водорода. Это открывает перспективы для более эффективного использования возобновляемых источников энергии и снижения зависимости от ископаемых ресурсов.

Возобновляемые источники энергии становятся все более актуальными в современном мире, и атомы водорода играют ключевую роль в этом процессе. Специалисты Томского политехнического университета (ТПУ) подчеркивают, что атомы водорода являются самыми распространенными во Вселенной и могут быть использованы как эффективный источник энергии. При этом важно помнить, что при горении водорода образуется экологически чистый продукт – вода.

Процесс получения водорода в промышленных масштабах представляет собой сложную задачу, требующую значительных затрат и предпринимаемую с определенными рисками, как отмечают эксперты. Однако, несмотря на эти сложности, важно развивать методы получения водорода с минимальными затратами и безопасно для окружающей среды.

Эффективный способ генерации водорода в промышленных условиях – это использование электролиза. Этот процесс основан на расщеплении молекул воды под воздействием электрического тока, что позволяет получить водород с минимальными затратами энергии и без выделения вредных веществ в окружающую среду.

Электролиз воды – важный процесс, который требует наличия катализатора для снижения энергозатрат. Дорогостоящие металлы платиновой группы демонстрируют наибольшую каталитическую активность в этом процессе. Однако ученые ТПУ и Цзилиньского университета (Китай) предложили альтернативу – катализатор на основе карбида молибдена, который, по их утверждениям, превосходит по стойкости существующие аналоги в семь раз.

Исследователи провели серию экспериментов, чтобы подтвердить эффективность нового катализатора. Результаты показали, что карбид молибдена не только обеспечивает высокую производительность электролиза воды, но и демонстрирует устойчивость к длительному использованию. Это открывает новые перспективы для развития более доступных и эффективных методов производства водорода.

Важно отметить, что использование катализатора на основе карбида молибдена может значительно снизить затраты на процесс электролиза воды, что в свою очередь способствует развитию экологически чистых источников энергии.

В процессе получения нового катализатора безвакуумным электродуговым методом, который применяется в производстве сверхтвердых материалов, полирующих материалов и износостойких покрытий, не требуется использование громоздкого оборудования или изоляции реакционной среды. Синтез происходит на открытом воздухе, что делает процесс более эффективным и экономичным.

Она добавила, что активность катализатора в реакции выделения водорода оценивается по величине перенапряжения. Этот параметр играет важную роль в определении эффективности катализатора и его способности ускорять химические реакции.

Сравнивая данный метод с другими способами получения карбидов различных элементов, можно выделить его преимущества в плане простоты и доступности. Благодаря отсутствию необходимости в сложном оборудовании и специальных условиях, процесс становится более привлекательным для промышленных предприятий и исследовательских лабораторий.

В поисках более эффективных катализаторов, ученые обратили внимание на величину перенапряжения, которая играет ключевую роль в их работе. Эта величина определяет эффективность катализатора, и чем ближе она к оптимальному значению, тем лучше.

У большинства существующих аналогов перенапряжение находится в диапазоне –200-250 мВ, что делает их сложными и дорогостоящими в производстве. В то время как у эталонного катализатора на основе платины это значение составляет –31 мВ, что является идеальным показателем.

Наш новый катализатор имеет перенапряжение на уровне –148 мВ, что делает его конкурентоспособным и привлекательным с точки зрения простоты синтеза. В дальнейших исследованиях специалисты планируют улучшить характеристики этого катализатора и продолжить поиск более эффективных составов для катализаторов будущего.

Томский политехнический университет является одним из ведущих учебных заведений в России. Университет активно участвует в программе "Приоритет-2030", которая является частью российского национального проекта "Наука и университеты". Эта программа направлена на развитие научных и образовательных инициатив в стране.

Томский политехнический университет имеет богатую историю, берущую начало еще в XIX веке. За годы своего существования университет стал центром инноваций и передовых технологий, привлекая к себе талантливых студентов и ученых со всего мира.

Участие в программе "Приоритет-2030" позволяет Томскому политехническому университету расширить свои научные исследования, развить сотрудничество с другими университетами и научными центрами, а также подготовить квалифицированных специалистов для реализации национальных проектов в области науки и образования.

Источник и фото - ria.ru