Электролизёр производит водород и сырьё для устойчивых пластиков

Производство пластика остаётся одной из крупнейших нагрузок на нефтехимическую промышленность: большинство пластиков по-прежнему производится из ископаемого сырья. Параллельно нарастает спрос на зелёный водород — экологичное топливо, получаемое из воды при помощи возобновляемой электроэнергии. До сих пор эти две задачи решались отдельно. Учёные из Университета Кил (Великобритания) предложили устройство, которое справляется с обеими одновременно. Ранее pronedra.ru рассказывала о водородной энергетике и новых источниках газа.

Исследование опубликовано в журнале ACS Electrochemistry.

Как работает безмембранный электролизёр

Традиционные электролизёры делятся на анодный и катодный отсеки мембраной, которая пропускает ионы, но разделяет продукты реакции. Мембраны дороги, со временем деградируют и требуют замены. В новой разработке мембрана исключена полностью.

Устройство использует молекулы, полученные из пищевых отходов — в первую очередь производные фурана, которые образуются при переработке сахаров. Вместо того чтобы окислять воду до кислорода (стандартная анодная реакция в обычном электролизёре), устройство окисляет фурановые молекулы до 2,5-фурандикарбоновой кислоты (FDCA).

FDCA — ценное вещество: оно служит основой для производства биоразлагаемого пластика PEF (полиэтиленфурандиоат), который рассматривается как перспективная замена привычному ПЭТ в бутылках и упаковке. Одновременно на катоде образуется водород.

Преимущества новой конструкции

Безмембранный дизайн даёт сразу несколько выгод:

• — снижается рабочее напряжение — процесс менее энергоёмок;
• — исключаются затраты на дорогостоящие мембраны;
• — оба продукта — водород и FDCA — имеют коммерческую ценность, что улучшает экономику процесса;
• — устройство работает на возобновляемой электроэнергии и биосырье из отходов.

«Это значительный шаг к производству пластиков без ископаемого сырья с использованием возобновляемой электроэнергии, — говорит ведущий автор Чарли Крейссен. — Безмембранные конфигурации способны работать с меньшими затратами и одновременно создавать добавленную стоимость, расширяя доступ к зелёному водороду и устойчивым строительным блокам для повседневных продуктов».

Перспективы масштабирования

Производство зелёного водорода и биоразлагаемых пластиков — оба направления стремительно набирают значимость в контексте климатической повестки. Совмещение двух процессов в одном устройстве потенциально снижает капитальные затраты и делает оба продукта более доступными.

Исследование носит лабораторный характер, до промышленного масштабирования ещё далеко. Однако авторы подчёркивают: основная инновация — в конфигурации электролизёра, а не в применении экзотических материалов, что упрощает переход к реальному производству.