Исследователи Южного федерального университета (ЮФУ) вместе с международными коллегами представили новую, более экономичную методику получения водорода из воды. Итоги их работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Водород рассматривается как один из самых перспективных и экологически чистых видов топлива, пояснили специалисты ЮФУ. Он производится путем электролиза воды, при котором молекула разделяется на водород и кислород под воздействием электрического тока.
Для ускорения этого процесса требуются катализаторы — специальные вещества, которые способствуют реакции. На сегодняшний день катализаторами для реакции выделения кислорода часто служат соединения иридия (Ir), редкого элемента с ограниченным запасом в земной коре. Его добыча связана с большими затратами энергии и ресурсов, отметил Михаил Солдатов, доцент Международного исследовательского института интеллектуальных материалов при ЮФУ.
Вместо иридия ученые из ЮФУ и Китая предложили применять рутений — элемент, встречающийся в земной коре в количестве, превышающем иридий в 5–10 раз. Рутений уже широко используется в таких областях, как медицина, электроника и химическая промышленность. Для улучшения характеристик катализатора в его состав добавили небольшие дозы других элементов.
«Можно представить катализатор как магнит, который должен удерживать продукты реакции в течение определённого времени. Если сила притяжения слишком велика, частицы прочно «прилипают» и замедляют процесс, а если недостаточно сильна — продукты не задерживаются и реакция идёт хуже.
С помощью точной настройки полярности связи между рутением и кислородом (Ru–O), добавляя атомы редкоземельных металлов, была достигнута оптимальная сила взаимодействия. Это позволяет реакции выделения кислорода протекать эффективно и стабильно», — пояснил Солдатов.