Японские учёные создали катализатор из 15 атомов иридия — он в 1,5 раза лучше промышленных аналогов

Для производства «зелёного» водорода путём электролиза воды нужен катализатор, который ускоряет реакцию выделения кислорода (OER). Лучшим материалом для этого считается иридий — редкий и дорогой металл. Чем мельче частицы иридия, тем больше их поверхность и тем активнее катализатор. Но синтезировать частицы из всего 15 атомов (размером около 1 нм) в лаборатории на воздухе — задача, которую раньше считали практически невозможной. Команда Университета Тохоку (Япония) совместно с коллегами из Токийского университета науки, Университета Вандербильта и Университета Аделаиды её решила. Статья опубликована 15 июня 2026 года в Journal of the American Chemical Society.

«Мы разработали первый в мире простой и воспроизводимый метод точного синтеза иридиевых нанокластеров размером около 1 нм прямо на воздухе», — говорят авторы. Раньше работа с такими ультрамалыми частицами требовала инертной атмосферы и сложного оборудования.

15 атомов, которые превзошли промышленные стандарты

Полученные нанокластеры содержат примерно 15 атомов иридия и имеют размер около 1 нанометра — это примерно в 80 раз меньше толщины человеческого волоса. Массовая доля иридия в катализаторе составляет всего 1%.

Ключевые результаты испытаний в электролизе воды:

• Массовая активность в реакции OER превысила аналогичный показатель коммерческого катализатора из иридиевых наночастиц в 1,5 раза.
• Стабильность: в течение более 20 часов непрерывной работы никакой деградации зафиксировано не было.
• Эффективность использования металла: благодаря малому размеру кластеров практически каждый атом иридия участвует в реакции — в отличие от более крупных частиц, где большая часть металла «закопана» внутри и не работает.

Почему это важно для зелёного водорода

Иридий — один из самых редких металлов на Земле. Его мировое производство составляет около 7 тонн в год. Именно дефицит и высокая цена этого металла (десятки тысяч долларов за килограмм) являются главным препятствием для массового внедрения электролизёров для производства водорода. Снижение необходимого количества иридия при одновременном повышении эффективности его использования — ключ к масштабированию водородной энергетики.

По прогнозам МЭА, к 2030 году производство зелёного водорода должно вырасти до 150 миллионов тонн в год. Для этого потребуются электролизёры общей мощностью в сотни гигаватт. Нынешние технологии потребовали бы огромного количества иридия — значительно больше, чем добывается. Новый метод синтеза нанокластеров может в несколько раз сократить потребность в металле.

Читайте также по теме: Более дешёвый катализатор генерирует водород в коммерческом устройстве

Параллельные разработки ведут компании ITM Power, Nel Hydrogen и Siemens Energy. Однако исследования на уровне единичных нанокластеров, подобные работе группы Тохоку, остаются редкостью и задают ориентиры для всей индустрии.