Новый катализатор эффективно производит водород из морской воды

Ученые из Хьюстонского университета сообщили о значительном прорыве в виде нового катализатора реакции выделения кислорода. Вместе с материалом, способствующим синтезу водорода, он обеспечил эффективное расщепление морской воды.

Мощность системы отвечает промышленным требованиям. При этом для начала электролиза необходимо сравнительно низкое напряжение, сообщает sciencedaily.com. Результаты исследования опубликованы в Nature Communications.

По словам авторов, устройство, сделанное из нитридов недорогих металлов, позволяет избежать многих препятствий, ограничивавших ранние попытки получения водорода или питьевой воды из морской. Основным сдерживающим фактором было отсутствие катализаторов, способных расщеплять жидкость, не производя свободные ионы натрия, хлора, кальция и других элементов. Оказавшись на материале, частицы деактивировали его, объяснил ответственный автор, профессор Чжифэн Рен. Самыми проблемными были ионы хлора. Для высвобождения им требуется чуть большее напряжение, чем для выделения водорода.

Ученые протестировали систему на морской воде из бухты Галвестона. По словам Рена, она также будет работать со стоками.

«Большинство использует чистую пресную воду для синтеза водорода, — сказал автор. – Но ее доступность ограничена».

Для решения проблемы авторы разработали трехмерный катализатор выделения кислорода из нитридов металлов переходного ряда. Он представляет собой наночастицы из нитрида железа и никеля с наностержнями из нитрида никеля и молибдена на пористой никелевой пене. Материал объединили с ранее созданным катализатором выделения водорода, объяснил первый автор, Ло Ю. Он сделан из наностержней нитрида никеля и молибдена.

Структуры поместили в щелочной электролизер с 2 электродами. Он может работать от отходящего тепла термоэлектрического прибора или батарейки АА. Система производила ток плотностью мА/кв. см с напряжением 1,564 – 1,581 В.

Это – важное достижение, объяснил Ю. Для синтеза водорода требуется минимум 1,23 В, а хлор начинает выделяться при 1,73 В.

В проекте также участвовали исследователи из Центрального китайского педагогического университета.