В ЮФУ создали эффективный катализатор для производства топлива из воды
Материал, который поможет эффективно генерировать водород и кислород из воды, создали ученые Института нанотехнологий, электроники и приборостроения (ИНЭП) Южного федерального университета (ЮФУ) под руководством ведущего научного сотрудника Научно-исследовательской лаборатории технологии функциональных наноматериалов Татьяны Мясоедовой, 28 сентября сообщает пресс-служба ЮФУ.
Разработанный учеными ИНЭП ЮФУ катализатор на основе сульфида меди-молибдена (CuMoS) может найти применение в экологически чистом производстве водорода и кислорода, значительно повысив эффективность расщепления воды.
Декларируемый в настоящее время переход от использования в производстве энергии углеводородов к воспроизводимым, экологически чистым источникам энергии требует разработки новых энергетических технологий для обеспечения растущих запросов на возобновляемые источники энергии.
Одной из таких технологий является получение водорода с помощью электрохимического разложения воды. Важным моментом, определяющим эффективность таких технологий, является выбор катализатора, ускоряющего реакцию электролиза или улучшающего работу водородных топливных элементов и аккумуляторных батарей.
В настоящее время из применяемых электрокатализаторов для восстановления кислорода и выделения водорода наиболее эффективными считаются платина и ее производные. Однако эти благородные материалы дороги, не защищают топливо от окислителей и не обеспечивают долговременную эксплуатационную надежность установок электролиза.
Новый материал, разработанный группой Татьяны Мясоедовой в ИНЭП ЮФУ — сульфид меди-молибдена, не имеет вышеуказанных недостатков. Кроме того, электрод из этого материала с микростержневой структурой на пеноникеле может служить активным и надежным бифункциональным электрокатализатором для расщепления воды.
Идею такого катализатора подал старший научный сотрудник ИНЭП ЮФУ Раджатсинг Калисулингам.
Результаты исследования нового материала были представлены разработчиками в статье «Синтез материала микростержней CuMoS как эффективного бифункционального электрокатализатора для полного расщепления воды», опубликованной в журнале Chemistry Europe.
Руководитель группы Татьяна Мясоедова рассказала о проделанной работе:
«За последние несколько десятилетий были исследованы различные катализаторы на основе переходных металлов для электрохимического применения, разложения загрязняющих веществ и, особенно, расщепления воды. Ионы меди являются основными среди этих металлов из-за их хорошей проводимости, высокой стабильности, доступности и низкой стоимости. Исследования других ученых показали, что MoS₂ с кристаллической фазой 1Т способен достигать хороших каталитических характеристик без какого-либо окисления на активных краях. Поэтому основной задачей исследования было целенаправленно синтезировать CuMoS с более высокой электронной проводимостью, стабильностью, долговечностью».
Она отметила, что хотя аналогичные материалы и катализаторы существуют, но у созданных ими микростержней CuMoS есть существенное преимущество, которое состоит в их эффективной бифункциональности. Они высокоактивны не только для генерации водорода, но и кислорода, что позволяет снизить общие затраты энергии на расщепление воды по сравнению с использованием отдельных катализаторов для каждой реакции.
«Практическая значимость наших результатов заключается в потенциале производства экологически чистого водорода и накопления энергии. Эта технология могла бы значительно повысить эффективность расщепления воды, способствуя переходу к устойчивой энергетике», — заявила Мясоедова.
Дальнейшей задачей коллектива станет оптимизация технологии синтеза микростержней CuMoS для расширения масштабов производства, а также тестирование материала в условиях реального производства водорода и кислорода из воды.
