Исследователи Южного федерального университета, совместно с международной командой, разработали новый, более экономичный материал для получения водорода из воды. Их научная работа опубликована в журнале Nature Communications.
Водород считается одним из самых перспективных и экологически безопасных видов топлива, отметили специалисты ЮФУ. Этот газ получают посредством электролиза — разделения молекул воды на водород и кислород с помощью электричества.
Для ускорения данного процесса применяют катализаторы — специальные вещества, которые помогают реакциям протекать быстрее. На сегодняшний день для ускорения реакции образования кислорода чаще всего используют катализаторы на основе иридия (Ir), редкого элемента земной коры, добыча которого является дорогостоящей и энергоёмкой, пояснил Михаил Солдатов, доцент Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ.
Южно-российские учёные вместе со своими коллегами из Китая предложили замену иридию — рутений, который встречается в природе в 5–10 раз чаще и широко применяется в областях медицины, электроники и химической промышленности. Для улучшения характеристик нового катализатора в его состав были добавлены небольшие количества других элементов.
«Вообразите катализатор как магнит, который должен некоторое время удерживать промежуточные продукты реакции. Если сила притяжения «магнита» слишком велика, частицы прочно прикрепляются и замедляют процесс, а если слишком мала — они не удерживаются достаточно долго.
Ученым удалось найти оптимальный баланс, настроив полярность связи между Ru и O. Это было достигнуто добавлением атомов редкоземельных металлов, что позволило сбалансировать взаимодействие так, чтобы кислород выделялся эффективно и стабильно», — пояснил Солдатов.