Исследователи разработали инновационный материал для преобразования воды в энергию

Ученые из Южного федерального университета, работающие в международной научной группе, представили новый, более доступный материал для получения водорода из воды. Итоги их исследований опубликованы в журнале Nature Communications.

Водород считается одним из наиболее перспективных и экологически чистых источников энергии, отметили специалисты ЮФУ. Его производство происходит путем электролиза — разложения воды на кислород и водород с использованием электроэнергии.

Для ускорения данного процесса требуются специальные вещества — катализаторы. Сегодня для реакции выделения кислорода применяют катализаторы, содержащие иридий (Ir) — редкий элемент земной коры, добыча которого связана с большими энергетическими и финансовыми затратами, пояснил доцент Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ Михаил Солдатов.

Южнофедеральские ученые совместно с коллегами из Китая предложили заменить иридий на рутений — более распространенный в земной коре металл, который в 5–10 раз встречается чаще, а также широко применяется в медицине, электронике и химической промышленности. Для улучшения свойств нового катализатора в его состав добавили небольшое количество других элементов.

«Представьте катализатор как магнит, который должен удерживать промежуточные продукты реакции определенное время. Если магнит слишком сильный, частицы надолго «прилипают» и замедляют процесс, а если слабый — они совсем не удерживаются.

Мы нашли оптимальный баланс, используя тонкую настройку полярности связи между Ru и O путем внесения атомов редкоземельных металлов. Это позволило достичь такой силы взаимодействия, при которой реакция выделения кислорода протекает эффективно и стабильно», — пояснил Солдатов.