Исследователи Южного федерального университета (ЮФУ) в составе международной исследовательской группы разработали новый, более доступный материал для добычи водорода из воды. Их работа опубликована в журнале Nature Communications.
Водород выступает одним из самых многообещающих и экологически чистых источников энергии, отметили специалисты ЮФУ. Его производство осуществляется посредством разделения молекул воды на водород и кислород под воздействием электричества.
Для повышения эффективности этого процесса применяются каталитические вещества, стимулирующие реакцию. На сегодняшний день для реакции выделения кислорода используют катализаторы на основе иридия (Ir) — редкого элемента земной коры, добыча которого сопряжена с большими затратами энергии и средств, пояснил доцент Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ Михаил Солдатов.
Вместо иридия ученые из ЮФУ совместно с коллегами из Китая предложили воспользоваться рутением — элементом, который встречается в земной коре в количестве, превышающем содержание иридия в 5–10 раз. Рутений широко применим в медицине, электронике и химической промышленности. Для улучшения характеристик нового катализатора в его состав добавили минимальное количество других элементов.
«Вообразите катализатор как магнит, который должен удерживать продукты реакции некоторое время. Если магнит слишком «сильный», промежуточные частицы слишком прочно закрепляются, затормаживая процесс. Если же магнит слишком слабый, частицы удерживаются недостаточно.
При помощи точной настройки полярности связи Ru–O, достигнутой добавлением атомов редкоземельных элементов, была найдена оптимальная «золотая середина», которая обеспечивает эффективное и стабильное протекание реакции выделения кислорода», — прокомментировал Солдатов.