Ученые Южного федерального университета совместно с международным научным сообществом разработали новый, более доступный материал для производства водорода из воды. Их исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Водород считается одним из наиболее перспективных и экологически чистых источников энергии, пояснили специалисты ЮФУ. Его получают путём электролиза — расщепления воды на молекулы водорода и кислорода с помощью электрического тока.
Для ускорения этой реакции необходимы специальные вещества — катализаторы. Сейчас в процесс выделения кислорода часто применяют катализаторы на основе иридия (Ir) — редкого элемента, добыча которого требует больших затрат ресурсов и энергии, отметил доцент Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ Михаил Солдатов.
Исследователи из ЮФУ совместно с коллегами из Китая предложили заменить иридий на рутений — элемент, присутствующий в земной коре в объёмах в 5–10 раз больших, который уже используется в таких сферах, как медицина, электроника и химпром. Для улучшения характеристик данного катализатора в его состав добавили небольшое количество других элементов.
«Представьте катализатор как магнит, который должен удерживать продукты реакции в течение некоторого времени. Если магнит слишком сильный, частицы прочно прилипают и замедляют процесс, а если слишком слабый — они недостаточно задерживаются.
Благодаря точной настройке полярности связи между Ru и O с помощью добавления атомов редкоземельных металлов была найдена «золотая середина», которая оптимизирует взаимодействие так, чтобы реакция выделения кислорода происходила эффективно и стабильно», — рассказал Солдатов.