Химики МГУ до максимума увеличили эффективность генераторов водорода
Выход водорода с 22% практически до 100% увеличили в реакции взаимодействия гидрида магния с водой сотрудники химического факультета МГУ, 11 февраля сообщает пресс-служба университета.
В проведенном учеными исследовании было установлено, что добавление солей щелочных металлов, аммония и/или магния резко увеличивает выход водорода с одновременным возрастанием скорости потока водорода в восемь раз. Результаты исследования опубликованы в издании International Journal of Hydrogen Energy.
В настоящее время повсеместного перехода на «зеленые» источники энергии автономные источники водорода широко используются для питания компактных топливных элементов небольшой мощности, таких как зарядные устройства для электроники или систем электропитания, находящихся в далеких и изолированных местах потребителей.
Для таких источников энергии наиболее удобен способ получения водорода с помощью реакции взаимодействия с водой легкого металла (алюминия или магния) или его гидрида. При этом гидриды предпочтительнее, так как сами тоже содержат водород. Однако при обычных условиях такая реакция будет идти сверхмедленно.
Соавтор исследования, доктор химических наук, профессор кафедры химической технологии и новых материалов химического факультета МГУ Семен Клямкин пояснил, как решается эта проблема:
«Сейчас существуют два подхода к решению этой задачи. Первый заключается в модификации самого водородгенерирующего материала с применением методов механохимии. Активность металлов и гидридов в реакции окисления водой повышается в этом случае не только за счет формирования дефектов кристаллической решетки, но и благодаря введению легирующих добавок. Для магния это металлы триады железа, создающие с магнием гальванические пары. Для алюминия — галлий и индий, разрушающие зеренную структуру (эффект Ребиндера)».
Другой подход — это использование кислоты или щелочи для растворения металлов или их гидридов. Такие реакции проходят быстро и эффективно, однако химическая активность кислот и щелочей сильно затрудняют их применение для случая компактных источников электроэнергии.
Исследователи решили использовать для окисления гидрида магния нейтральные солевые растворы, такие как хлориды и бромиды аммония или магния, и добились с их участием в этой реакции 99-процентного выхода водорода без изменения кислотности раствора. Кроме того, процесс шел намного быстрее.
Намереваясь продолжать исследования, ученые хотят уточнить механизм действия солей, который пока до конца не понятен, а также планируют продолжить разработку методов активации реакций, которые позволили бы расширить применение магния, алюминия и их гидридов в качестве относительно дешевых и простых источников водорода для электрогенераторов.
