Исследователи Южного федерального университета (ЮФУ), работая совместно с международным научным сообществом, разработали новый, более доступный катализатор для получения водорода из воды. Результаты их работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Водород считается одним из самых перспективных и экологически чистых источников энергии, пояснили специалисты ЮФУ. Его получают посредством электролиза воды, при котором молекулы разделяются на водород и кислород под воздействием электрического тока.
Для увеличения скорости этой реакции применяют специальные вещества — катализаторы. На сегодняшний день катализаторами для реакции выделения кислорода чаще всего служат соединения иридия (Ir), редкого металла, добыча которого сопряжена с большими энергетическими затратами и высокой стоимостью, пояснил доцент Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ Михаил Солдатов.
Ученые ЮФУ совместно с коллегами из Китая предложили использовать рутений вместо иридия. Этот элемент встречается в земной коре в 5–10 раз чаще, при этом активно применяется в таких областях, как медицина, электроника и химическая промышленность. Для улучшения характеристик нового катализатора в его состав добавили небольшое количество других элементов.
«Можно представить катализатор в виде магнита, который удерживает продукты реакции в течение определённого времени. Если магнит слишком сильно притягивает, промежуточные продукты слишком прочно закрепляются и замедляют процесс. Если же притяжение слишком слабое, продукты быстро покидают поверхность,» — рассказал Солдатов.
«Благодаря точной регулировке полярности связи Ru–O и добавлению атомов редкоземельных металлов удалось добиться оптимального баланса, который обеспечивает стабильное и эффективное протекание реакции выделения кислорода», — отметил он.