Сера в полтора раза увеличила
эффективность добычи водорода из
воды

Ученые синтезировали соединение из
меди, хрома и серы, которое служит
катализатором для синтеза водорода.
Этот метод открывает перспективы для
производства экологически чистого и
более дешевого топлива. Новый
катализатор отличается высокой
эффективностью и экономичностью,
если сравнивать с аналогами, не
содержащими серу. Исследование
получило грант Российского научного
фонда.
Водородная энергетика может стать
хорошей альтернативой ископаемым
нефти и газу. При сжигании водород
образует воду, а не углекислый газ,
поэтому водородное топливо считается
возобновляемым и экологически
чистым, а переход на водородную
энергетику позволит снизить выбросы
парниковых газов.
Чтобы добыть из воды водород, ее
окисляют с помощью катализаторов,
ускоряющих химические превращения,
под действием которых она
разлагается на ионы водорода и
кислород. Потом полученные ионы за
счет другого катализатора объединяют
в молекулярный водород. Катализаторы
при этом размещают на разных
электродах электрохимической ячейки,
в которой энергия электрического
тока преобразуется в энергию
химических реакций.
При протекании тока через
электрохимическую ячейку на одном
электроде происходит расщепление
воды, а на другом идет синтез
водорода. Катализаторами могут
выступать такие металлы как кобальт,
платина, иридий и никель, однако они
довольно дороги, и добыча водорода с
их помощью увеличивает цену топлива.
Ученые ищут альтернативные
соединения из более дешевых
металлов, чтобы достичь такой же
производительности, как у соединений
с платиной, катализатор из которой
запускает не менее 15-20 реакций в
секунду.
Ученые из Института физиологии
растений имени К. А. Тимирязева
(Москва), Университета имени короля
Халида (Саудовская Аравия),
Университета нефти и полезных
ископаемых короля Фахда (Саудовская
Аравия) и Уханьского
технологического университета
(Китай) синтезировали катализатор из
сплава на основе меди и хрома с
добавлением серы. Авторы
исследования пропитали раствором
хлорида хрома структуру из меди с
большим количеством пор и каналов, а
затем обжигали ее сначала в течение
12 часов при 180 oC, а затем 3-4
часа при 500 oC в бескислородных
условиях. Большая площадь
поверхности катализатора за счет пор
медной пены позволяет связывать
большое количество молекул воды и
протонов, что увеличивает его
эффективность.
Получившуюся пластину ученые
погрузили в раствор сульфида натрия
и обжигали при температуре 90 oC в
течение нескольких часов, чтобы
присоединить к катализатору серу.
Сера повышает проводимость металлов
и прочность связи, образующейся
между ионом водорода и
катализатором.
Авторы исследования проверили
эффективность нового катализатора,
опустив полученную пластину в воду и
измерив, насколько быстро в ее
присутствии генерируется
молекулярный водород. Новое
соединение позволило снизить затраты
на электричество для выделения
водорода в 1,5 раза. Эффективность
катализаторов с серой, полученных
путем 12-часового обжига, оказалась
почти равна эффективности
платинового катализатора.
Благодаря сочетанию высокой
каталитической активности,
стабильности и низкой себестоимости
разработанный катализатор с серой
представляет значительный интерес
для промышленного применения. Его
использование в производстве
"зеленого" водорода способно сделать
водородную энергетику более
доступной, существенно снизив
стоимость экологически чистого
топлива.
#сера #водород |
09.06.2025
>
источник
|