Исследователи Южного федерального университета (ЮФУ) совместно с международной командой ученых разработали новый, более доступный материал для получения водорода из воды. Их достижения опубликованы в журнале Nature Communications.
Водород считается одним из самых перспективных и экологичных источников энергии, как отметили специалисты ЮФУ. Его получают путем электролиза воды, при котором под воздействием электрического тока молекулы воды распадаются на водород и кислород.
Для ускорения данного процесса требуются катализаторы – вещества, помогающие реакции протекать быстрее. В настоящее время для выделения кислорода в качестве катализатора применяются соединения иридия (Ir) — редкого элемента земной коры, добыча которого связана с большими затратами энергии и высокой стоимостью, пояснил доцент Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ Михаил Солдатов.
Команда ученых ЮФУ вместе с коллегами из Китая предложила заменить иридий на рутений – элемент, который встречается в природной коре в 5–10 раз чаще и широко применяется в медицине, электронике и химической промышленности. Для оптимизации свойств нового катализатора был добавлен небольшой процент других элементов.
«Представьте катализатор как магнит, который должен удерживать промежуточные продукты реакции в течение определенного времени. Если магнит слишком сильный, частицы задерживаются слишком крепко и замедляют ход процесса, а если слабый — не удерживает их достаточно хорошо.
Мы нашли оптимальный баланс за счет точной настройки полярности связи Ru–O, благодаря добавлению атомов редкоземельных металлов, что позволило установить оптимальную силу взаимодействия. Это обеспечивает легкое и стабильное течение реакции выделения кислорода», — рассказал Солдатов.