Исследователи Южного федерального университета в составе международной научной команды разработали новый, более экономичный материал для извлечения водорода из воды. Итоги работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Водород считается одним из наиболее перспективных и экологически чистых источников энергии, пояснили специалисты ЮФУ. Его получают путём электролиза — разложения молекул воды на водород и кислород под воздействием электрического тока.
Для ускорения такой реакции необходимы определённые вещества-катализаторы. На сегодняшний день для процесса выделения кислорода обычно применяют материалы на основе иридия (Ir) — редкого элемента земной коры, добыча которого связана с высокими затратами энергии и больших финансовых вложений, отметил доцент Международного исследовательского института интеллектуальных материалов при ЮФУ Михаил Солдатов.
Группа учёных ЮФУ совместно с коллегами из Китая предложила замену иридия на рутений — металл, встречающийся в почве в количестве, превышающем содержание иридия в 5–10 раз, и широко используемый в областях медицины, электроники и химической промышленности. Для улучшения характеристик нового катализатора в его состав добавили небольшое количество других элементов.
«Можно представить катализатор как магнит, который должен удерживать промежуточные продукты реакции в течение определённого времени. Если магнит слишком «сильный», частички слишком надёжно прилипают, что замедляет процесс; если «слабый» — они недостаточно стабильно удерживаются.
Благодаря точной настройке полярности связи Ru–O путём добавления атомов редкоземельных металлов удалось добиться оптимального баланса, обеспечив лёгкое и стабильное протекание реакции выделения кислорода», — пояснил Солдатов.