Исследователи ЮФУ в составе международной команды предложили новый, более доступный материал для получения водорода из воды. Их результаты опубликованы в Nature Communications.
По словам учёных Южного федерального университета (ЮФУ), водород рассматривают как один из перспективных и экологичных видов топлива. Его получают путём разложения воды на водород и кислород с помощью электроэнергии.
Для ускорения этой реакции требуются специальные вещества — катализаторы. Сейчас в реакции выделения кислорода обычно применяют катализаторы на основе иридия (Ir) — редкого в земной коре элемента, добыча которого связана с большими затратами и энергопотреблением, пояснил доцент Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ Михаил Солдатов.
Учёные ЮФУ совместно с коллегами из Китая предложили вместо иридия использовать рутений — атом, встречающийся в земной коре в 5–10 раз чаще и уже применяемый в медицине, электронике и химической промышленности. Для точной настройки характеристик нового катализатора в его состав добавили небольшие количества других элементов.
«Представьте катализатор как магнит, который должен какое-то время удерживать промежуточные продукты реакции. Если магнит слишком «сильный», частицы прочно прилипают и замедляют процесс, а если слишком «слабый» — они недостаточно фиксируются.
Была найдена оптимальная «золотая середина» — за счёт регулировки полярности связи Ru–O путём введения атомов редкоземельных металлов, что позволяет подобрать оптимальную силу взаимодействия и обеспечить лёгкое и стабильное протекание реакции выделения кислорода», — пояснил Солдатов.