Специалисты Южного федерального университета совместно с международной группой исследователей разработали новый, более экономичный катализатор для получения водорода из воды. Итоги работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Водород считается одним из самых перспективных и экологически чистых источников энергии, отметили ученые ЮФУ. Он получается путем разделения воды на водород и кислород с помощью электролиза.
Для ускорения этого процесса требуются специальные вещества — катализаторы. В настоящее время в реакциях выделения кислорода используют системы на основе иридия (Ir) — редкого и дорогого металла, добыча которого требует больших затрат энергии, пояснил доцент Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ Михаил Солдатов.
Исследователи из ЮФУ совместно с коллегами из Китая предложили применять в качестве альтернативы рутений — элемент, встречающийся в природных условиях в 5–10 раз чаще и активно используемый в медицине, электронике и химической промышленности. Для улучшения характеристик нового катализатора в его состав были добавлены небольшие количества других элементов.
«Можно представить катализатор как магнит, который на некоторое время удерживает промежуточные продукты реакции. Если сила притяжения слишком велика, частицы «залипают» и замедляют процесс, а если слишком мала — продукты не задерживаются достаточно.
Нам удалось найти оптимальный баланс, регулируя полярность связи Ru–O через добавление атомов редкоземельных металлов. Это позволило достичь оптимальной силы взаимодействия, благодаря чему реакция выделения кислорода идет эффективно и стабильно», — пояснил Солдатов.