Ученые нашли новый способ получать вдвое больше водорода из воды

Ученые разработали новый способ электролиза воды, который вдвое увеличивает выход водорода. Метод требует меньше энергии и снижает общие затраты на производство топлива, сообщает LiveScience.

Команда ученых предложила модифицированный электрохимический подход, который заменяет реакцию образования кислорода на аноде — электроде, от которого направлен ток, производством дополнительного водорода. Для этого в реактор добавляют простую органическую молекулу и специально измененный катализатор. По оценке авторов, подход открывает перспективы для эффективного и масштабируемого производства водорода.

"Водород является одним из самых нужных химических веществ", — заявил соавтор исследования Хамед Гейдарпур, докторант Университета Макгилла в Монреале.

ВАС ЗАИНТЕРЕСУЕТ

Австралийские ученые создали покрытие для самолетов, которое сэкономит миллиарды долларов на топливо

Водород используют для производства аммиака, работы топливных элементов и непосредственного получения энергии. В то же время традиционные методы остаются дорогими и энергоемкими.

Сейчас основным способом получения водорода является паровой риформинг природного газа. Этот процесс требует высоких температур и давления и сопровождается сжиганием ископаемого топлива. Альтернативой является электролиз воды, который теоретически позволяет избежать прямых выбросов CO₂.

Во время электролиза электрический ток подается на два электрода, погруженные в воду. Водород образуется на катоде, а кислород — на аноде. Именно реакция образования кислорода, по словам Гейдарпура, является главным источником неэффективности процесса.

ВАС ЗАИНТЕРЕСУЕТ

С поля в бак — биотопливо становится новой нишей для фермеров

В новом исследовании, опубликованном в Chemical Engineering Journal, ученые заменили анодную реакцию окислением органической молекулы. Они использовали две камеры с раствором гидроксида калия, разделенные мембраной, и добавили к аноду гидроксиметилфурфурол (HMF) и медный катализатор с примесями хрома. Хром стабилизирует медь и способствует образованию водорода, пояснил Гейдарпур.

При подаче тока электроны окисляли альдегидные группы в молекулах HMF. В результате образовывался водород и побочный продукт HMFCA, который может использоваться как сырье для биопластиков. Таким образом система одновременно производила два полезных продукта.

Адаптированный метод фактически удваивает общее количество водорода с учетом газа, образующегося и на катоде. Реакции происходили при напряжении около 0,4 вольта, что примерно на один вольт меньше, чем в обычном электролизе. Это позволило сократить потребление энергии до 40%.

ВАС ЗАИНТЕРЕСУЕТ

Украина и США построят завод по производству чистого водорода и аммиака

Гейдарпур отметил, что подобные стратегии уже предлагались ранее. В то же время он отметил, что команде удалось повысить скорость производства водорода благодаря более эффективному катализатору. Исследователи считают это ключевым отличием работы.

HMF обычно получают из непищевых растительных отходов, в частности, бумаги. В то же время это вещество остается дорогим, что может ограничивать применение метода. Альтернативой могут стать другие альдегидсодержащие соединения, например формальдегид.

"Там, где есть избыток низкоценных органических субстратов, их окисление до более ценных химических веществ с одновременным образованием водорода может быть привлекательным и экологически чистым способом получения двух сырьевых материалов одновременно", — отметил профессор Университета Глазго Марк Саймс, который не участвовал в исследовании.

Авторы признают, что метод требует дальнейшего совершенствования. В частности, по словам Гейдарпура, необходимо повысить стабильность катализатора, чтобы он мог работать "тысячи часов в промышленных условиях".

Ранее исследователи из Китая представили прототип первого в мире плазменного реактивного двигателя, который генерирует тягу без использования ископаемого топлива. Технология позволяет создавать реактивную струю исключительно за счет электроэнергии.