Исследователи университета Умео совершили прорыв, который может сделать водород — чистое топливо, не содержащее CO2, — более доступным. Команда разработала новый метод, который улучшает процесс получения газообразного водорода из воды и электричества — процесс, имеющий решающее значение в нашем переходе к более устойчивому обществу.

Это крупное достижение стало результатом исследования, проведенного Эдуардо Грасиа, научным сотрудником физического факультета Университета Умео. Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Communications Engineering.

Газообразный водород является отличным источником энергии, который может быть использован для замены ископаемого топлива. Он производится с помощью процесса, называемого электролизом воды, при котором вода расщепляется на водород и кислород. Для проведения реакции требуется электрокатализатор, и в настоящее время наиболее эффективной технологией для такого процесса является электролиз воды с использованием протонообменной мембраны (PEM).

Растворение металла: проблема, которую необходимо решить

Однако производство водорода с помощью электролиза воды методом ПЭМ имеет существенную проблему — оно требует использования благородных металлов, таких как платина, рутений и иридий. Хотя эти металлы хороши в своей работе, они не только дороги и ограничены в поставках, но и рутений и иридий также имеют тенденцию со временем разрушаться.

«Распад благородных металлов, явление, известное как «растворение металлов», снижает эффективность производства водорода. Это проблема, которую необходимо решить, чтобы мы могли в полной мере воспользоваться преимуществами технологии PEM», — говорит доцент Эдуардо Грасия.

Стабилизирующие благородные металлы

Итак, если ожидается, что технология PEM будет способствовать переходу к устойчивому обществу, нам сначала необходимо решить проблему сильной деградации электрокатализаторов. Но как? Хорошо за счет удержания высокоактивного, но дорогого металла в стабильном, но неактивном «каркасе».

Вот тут-то и происходит прорыв команды из Умео. Исследователи во главе с Эдуардо Грасиа разработали новый каркас — своего рода несущую конструкцию, которая может сохранять стабильность благородных металлов даже в сложных условиях.

Этот каркас изготовлен из смеси оксидов олова, сурьмы, молибдена и вольфрама (Sn-Sb-Mo-W), которая оказалась достаточно прочной, чтобы защитить не только благородные металлы, но и другие компоненты системы от разрушения в процессе эксплуатации.

Обеспечивая более длительный срок службы благородных металлов, выводы команды могут сделать технологию PEM более доступной и эффективной для крупномасштабного производства возобновляемого водорода. Это представляет собой ключевой шаг в превращении нашего перехода к более устойчивому обществу в реальность.