Сегодня 28 октября 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Зелёный водород за недорого: учёные нашли альтернативу катализаторам из рутения

«Зелёный» водород, получаемый электролизом воды с помощью солнечных и ветровых электростанций, обходится очень дорого из-за высокой стоимости катализаторов на основе платины, рутения, иридия и других драгоценных и редких металлов. Но наука не стоит на месте, и учёные нашли способ получать водород с помощью катализаторов на основе железа и никеля.

 Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews

Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews

В новой работе, опубликованной в журнале ACS Applied Nano Materials, исследователи представили перспективные катализаторы на основе оксидов никеля и железа, закреплённых на углеродных нановолокнах, выращенных на двумерном проводящем материале MXene (максине). В испытаниях по щелочному электролизу воды никелевый композит, созданный таким образом, показал превышение напряжения всего на 50 мВ по сравнению с эталонным катализатором на основе оксида рутения при выделении кислорода. Во время электролиза выделяются как водород, так и кислород, и обе реакции важны для получения водорода.

Основой новых материалов служит MXene состава Ti3C2Tx — двумерный материал с высокой электропроводностью. На его поверхности методом химического осаждения из газовой фазы (CVD) учёные вырастили углеродные нановолокна, на концах которых сформировались частицы оксидов металлов. Микроскопия и спектроскопия подтвердили образование волокон и сохранение слоистой структуры MXene. Никелевый материал оказался более качественным: он отличался более упорядоченной, подобной графиту структурой углерода и меньшим количеством дефектов по сравнению с железным композитом.

При оценке реакции выделения водорода никелевый композит потребовал повышения напряжения сверх эталонного (для рутения) на 490 мВ для достижения плотности тока 10 мА/см2, тогда как железный — 520 мВ. В реакции выделения кислорода результаты составили соответственно 300 и 360 мВ. Для сравнения, эталонный оксид рутения RuO2 требовал 250 мВ в реакции выделения кислорода. Таким образом, преимущество никелевого материала особенно заметно при выделении кислорода: разница с эталоном составила всего 50 мВ, тогда как разница в стоимости катализаторов будет несоизмеримо больше. Закрепление нановолокон на MXene очевидным образом улучшило показатели обоих композитов по сравнению с аналогичными материалами без такой подложки.

Исследователи также собрали прототипы электролизёров, используя один и тот же тип катализатора на обоих электродах. При плотности тока 10 мА/см2 железный композит обеспечил напряжение ячейки 2,2 В, а никелевый — 2,7 В. Таким образом, железо показало лучший результат в полностью собранной конструкции, хотя на уровне композитов никель продемонстрировал более высокие показатели. Предполагается, что железо стабилизирует среду в процессе реакций.

Суточные испытания показали незначительное снижение активности и дрейф характеристик катализаторов. При этом свойства никелевого катализатора изменились меньше, чем железного. Таким образом, работа ещё не окончена, хотя её результаты обнадёживают. Получение зелёного водорода без сжигания ископаемого топлива позволяет избежать выбросов углекислого газа. Обидно производить экологически чистое топливо — водород — и одновременно ухудшать состояние экосистемы планеты.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про окружающая среда

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Хакер получил от Sony $50 000 за взлом PS5 с помощью ИИ — сообщество обвинило его в предательстве 29 мин.
Apple и Microsoft попали в реестр ОРИ Роскомнадзора — это означает новые требования и угрозу блокировки 2 ч.
Альтернативные магазины Android-приложений станут почти такими же удобными, как «Play Маркет» — Google начала их регистрацию 2 ч.
Первый трейлер неофициального ремастера Dark Messiah of Might and Magic вернул фанатов в 2006 год 2 ч.
Встроенный в Firefox ИИ научился заполнять формы и следить за изменениями на сайтах 3 ч.
Представлено отечественное решение для безопасной работы с ИИ — Solar AI Firewall 3 ч.
GTA VI станет самой «тяжёлой» сюжетной игрой на PS5 — датамайнер раскрыл рекордный размер загрузки 3 ч.
Akamai расширила платформу AI Cloud средами для инференса и работы ИИ-агентов 13 ч.
Opera представила WebAI — теперь браузер сможет запускать ИИ прямо на компьютере без облака 13 ч.
Nvidia экстренно обновила драйверы, чтобы починить зависания видео и чёрные экраны на GeForce RTX 5000 и RTX Spark 16 ч.