137 стран мира подписали соглашение об изменении климата. Они хотят прекратить использовать ископаемое топливо и достичь нулевого уровня выбросов углекислого газа к 2050 году. Водород считают следующим «зелёным» источником энергии, так как при его использовании выделяются только вода и кислород. Есть разные методы производства водорода. Их делят на серый, голубой и зелёный в зависимости от источника энергии и выбросов углерода. Самым экологичным является метод производства зелёного водорода — он позволяет получать водород без выбросов углерода путём электролиза воды с использованием экологически чистой энергии. Исследовательская группа под руководством д-ра Альберта Сун Су Ли из Центра конвергентных исследований по решению проблем электромагнитных помех в мобильности будущего и Центра исследований архитектуры материалов Корейского института науки и технологий (KIST) совместно с группой профессора Чонг Мин Ку из Университета Сонгюнгван создали устойчивый к окислению MXene на основе молибдена. Этот материал можно использовать как электрокаталитическую поддержку в электролизерах воды с анионообменной мембраной. Устойчивость к окислительным условиям высокого напряжения позволяет применять его в качестве носителя для катализаторов электролиза. Это может снизить стоимость производства зелёного водорода, поскольку материал также подходит в качестве электродного материала для реакции выделения кислорода при производстве зелёного водорода. Распад воды на водород и кислород требует много энергии. Чтобы уменьшить начальную энергию реакции, используют катализатор. Чем меньше размер катализатора, состоящего из наноразмерных частиц, тем больше площадь его поверхности и тем быстрее протекает реакция. Но со временем мелкие частицы катализатора могут объединяться, уменьшая свою поверхность и снижая эффективность производства водорода. Поэтому катализаторы и опоры используют вместе. Углерод применяют для катода, где производится водород. А при окислении на аноде углерод превращается в диоксид углерода. Опора должна быть устойчивой к окислению. Одним из материалов, который может быть использован в качестве опоры, является MXene. Это наноматериал, состоящий из атомов металлов (титана, молибдена, гафния, тантала и т. д.) и атомов углерода или азота. Он проявляет электропроводящие свойства и имеет двумерную наноструктуру, подходящую для поддержки катализаторов. Благодаря этому MXenes благоприятны для производства водорода. MXenes на основе титана были наиболее широко изучены благодаря их высокой электропроводности. Однако атомарная природа титана, который легко окисляется в воде, привела к тому, что катализатор не мог поддерживать высокую электропроводность. Чтобы преодолеть это, команда разработала новый анодный катализатор с опорой из MXene на основе карбида молибдена. При использовании молибденового MXene в качестве опоры, между атомами молибдена на его поверхности и активными материалами кобальта образуются прочные химические связи. Это позволило увеличить эффективность производства водорода в 2,45 раза. По сравнению с предыдущей работой на основе титанового MXene, долговечность элементарной ячейки улучшилась более чем в 10 раз. Это может снизить стоимость производства «зелёного» водорода. В будущем технология будет применяться на крупных заводах и электростанциях, работающих на „зелёном“ водороде.
Результаты опубликованы в издании Applied Catalysis. 15.07.2024 |
Экология
Таяние арктических льдов может привести к похолоданию — есть пример из прошлого | |
Усиленное таяние арктического морского льда, в... |
Ученые предложили добавлять гипс в буровые отходы для повышения экологичности | |
При бурении скважин используются растворы, сод... |
В ПГУ создают экономичные фотокатализаторы для очистки воды и воздуха | |
Фотокатализаторы на основе наноматериалов... |
Фон в норме: океанологи исследовали ядерные захоронения в северных морях | |
Захоронения ядерных отходов в Карском и&n... |
Ecology: Из-за потепления белые медведи и ездовые собаки травмируют лапы | |
У белых медведей в некоторых районах Аркт... |
JHazMat: Дизайнерский биочар вычистил из воды фармпрепараты и нутриенты | |
Ибупрофен, как и многие другие лекар... |
В ТГУ создали сорбент для улавливания углекислого газа на МКС и подлодках | |
Томские химики создали новый материал, который... |
SciAdv: Деревья превратят в доступные экологически чистые промышленные химикаты | |
Деревья — это богатый природны... |
Science Advances: Утрата азотных фиксаторов угрожает биоразнообразию, экосистеме | |
Как деятельность человека, например, использов... |
Эксперты оспорили надежность моделей прогнозирования столкновений судов с китами | |
Новое исследование показало, что существу... |
Nature Ecology & Evolution: Луга реагируют на изменение климата с запозданием | |
Изменение климата влияет на все экос... |
Ученые СПбГУ подтвердили биогенное происхождение железо-марганцевых образований | |
Гипотезу о том, что железо-марганцев... |
Conservation Letters: Фауна тропических лесов не переживет изменение климата | |
Исследования показали, что две трети... |
В Томском политехе создали первые образцы экологичного авиатоплива из биосырья | |
Ученые Томского политехнического университета ... |
Возраст каменных ежей из Восточного Таймыра определили ученые СПбГУ | |
Глендониты, или каменные ежи —... |
Science: Лесная растительность в Европе мигрирует на запад на 3,56 км ежегодно | |
Многие виды европейских лесных растений переме... |
STE: Ученые нашли нанопластик в тканях новорожденных | |
Даже новорожденные грызуны могут столкнуться с... |
Продовольственная система разрушена, и у нас осталось всего 60 урожаев | |
Защитники окружающей среды, исследователи, фер... |
В СПбГУ установили причины извержения вулканов 100 миллионов лет назад | |
Вулканические породы в Забайкальском крае... |
Система опреснения воды на солнечных батареях обеспечит дешевой питьевой водой | |
Опреснительную систему, работающую на сол... |
JEM: Зеленые зоны в мегаполисах улучшают здоровье жителей | |
Хотя доступ к природе — это&nb... |
JACS: Разработан способ гидрогенизации азотсодержащих ароматических соединений | |
Чтобы снизить вред от химического произво... |
NatComm: Ученым удалось визуализировать ударные волны в полимере | |
Устойчивое развитие — сложная пробл... |
В УГНТУ разработали новый способ утилизации газов | |
Способ утилизации топочных газов на предп... |
Nature Chemistry: Новый катализатор производит метан с помощью электричества | |
Новый катализатор, с помощью которого мож... |
Nature Geoscience: Антарктида зеленеет с ужасающей скоростью | |
За последние 40 лет растительный покров А... |
RSC Sustainability: Для производства фумаровой кислоты начнут применять выбросы | |
Из-за быстрого накопления пластиковых отходов ... |
mSphere: Зоопланктон «брезгует» бактериями из канализационных стоков | |
Зоопланктон — крошечные водные живо... |
Environmental Science & Technology: Выяснилось, как именно бактерии едят пластик | |
Не любите пластмассу? Вы просто не у... |
NCC: Изменение климата повлияет на запасы углерода в Арктике разными путями | |
В ходе экосистемного эксперимента группа иссле... |