Науковці з Університету Райса (США) розробили новий каталізатор, який зменшує використання іридію в електролізерах для виробництва "зеленого" водню більш ніж на 80%. Це може суттєво здешевити та пришвидшити перехід до використання чистого палива.
Водень вважається перспективним джерелом енергії, яке може замінити викопне паливо без шкідливих викидів. Однак один із головних бар'єрів його масового виробництва — висока ціна та обмежена кількість іридію, необхідного для роботи промислових електролізерів.
«Це важливий крок до того, щоб зробити зелений водень доступнішим і простішим у виробництві», — пояснив Хаотян Ван, доцент кафедри хімічної та біомолекулярної інженерії Університету Райса. За його словами, зменшення використання іридію на понад 80% допомагає вирішити одну з ключових економічних та логістичних проблем у цій сфері.
Іридій — один з найрідкісніших елементів на Землі, його ціна становить близько $160 за грам. За прогнозами вчених, якщо не скоротити споживання цього металу, електролізери можуть вимагати до 75% річного світового запасу іридію, що є економічно невигідним і технічно складним.
Щоб зменшити потребу в іридії, команда Райса створила новий тип каталізатора: атоми іридію вбудували не в поверхню, а всередину решітки оксиду рутенію. Це робить матеріал стійкішим до агресивного середовища, яке виникає під час розщеплення води.
Читайте також:
Революція чистого палива. Вчені знайшли спосіб перетворювати воду на водень — як це врятує планету «Наші моделювання показали, що іридій у внутрішніх шарах захищає атоми рутенію над ним від руйнування», — сказав Томас Сенфтл, доцент того ж університету.
Новий матеріал отримав назву Ru₆IrOₓ. У ньому співвідношення рутеній/іридій становить 6:1. Каталізатор витримав інтенсивну роботу — промисловий рівень щільності струму протягом понад 1500 годин із мінімальним зносом.
Під час тестування у PEM-електролізері площею 25 см² система з новим каталізатором показала таку саму ефективність, як і стандартні установки з чистим іридієм, але з набагато меншими витратами металу.
«Наші результати показують, що для довговічності не потрібно мати каталізатори, багаті на іридій», — зазначив Ван.
Читайте також:
Ніж у спину екології. «Чистий» блакитний водень насправді гірший за газ і вугілля За підрахунками, заміна стандартного оксиду іридію на Ru₆IrOₓ може скоротити витрати на каталізатор більш ніж на 80% і зменшити ризики, пов’язані з коливанням цін на рідкісний метал.
Крім того, цей підхід демонструє новий принцип проєктування каталізаторів — зміцнення структури зсередини, а не лише покриття її захисним шаром.
Дослідження може прискорити перехід світу на водневу енергетику.
«Якщо ми зможемо зробити електролізери дешевшими, довговічнішими й менш залежними від рідкісних матеріалів, водень зможе стати по-справжньому глобальним відновлюваним паливом», — додав Ван.
Читайте також:
Вчені з Гарварду створили металевий водень
