Ученые Южного федерального университета вместе с международными коллегами разработали новый, более доступный материал для производства водорода из воды. Их исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Водород рассматривается как один из самых перспективных и экологически чистых источников энергии, пояснили специалисты ЮФУ. Этот газ получают путём электролиза — расщепления воды на водород и кислород под воздействием электрического тока.
Для ускорения данного процесса применяют специальные вещества — катализаторы. На данный момент для реакции выделения кислорода преимущественно используются катализаторы на основе иридия (Ir), редкого элемента в земной коре, добыча которого требует больших затрат энергии и финансов, отметил доцент Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ Михаил Солдатов.
Исследователи из ЮФУ вместе с партнерами из Китая предложили заменить иридий на рутений — элемент, который встречается в земной коре в 5–10 раз чаще и уже находит широкое применение в медицине, электронике и химической промышленности. Для повышения эффективности нового катализатора в его состав добавили небольшое количество других элементов.
«Представьте катализатор как магнит, который должен удерживать промежуточные продукты реакции определённое время. Если магнит слишком сильный, частицы слишком прочно «прилипают» и замедляют процесс, тогда как слишком слабый магнит не удержит их достаточно долго.
Оптимальное решение было достигнуто благодаря точной настройке полярности связи Ru–O с помощью добавления атомов редкоземельных металлов, что обеспечивает баланс сил взаимодействия и даёт возможность кислородной реакции проходить плавно и стабильно», — пояснил Солдатов.