Палладий против платины: ученые удешевили производство водорода

Водородная энергетика — это один из самых перспективных способов перейти на экологически чистую энергию. Водород может заменить ископаемое топливо, потому что при его использовании не выделяются вредные выбросы.

Но есть проблема: чтобы производить водород в больших количествах, нужны дорогие катализаторы на основе платины. Это делает процесс дорогим и ограничивает его применение.

Ученые из Токийского научного университета (TUS) нашли решение. Они создали новый катализатор для производства водорода, который работает так же эффективно, как платина, но стоит дешевле. Этот катализатор называется бис (диимино)палладиевые координационные нанолисты (PdDI). Исследование, посвященное этому открытию, опубликовали в журнале Chemistry — A European Journal, и его даже поместили на обложку номера.

Работа велась под руководством доктора Хироаки Маеды и профессора Хироши Нишихары. Вместе с ними трудились ученые из Токийского университета, Японского института синхротронного излучения, Киотского технологического института, центра RIKEN SPring-8 и Национального института материаловедения. Их открытие — это настоящий прорыв в технологии производства водорода.

Как это работает

Водород получают с помощью электролиза воды. В этом процессе используются катализаторы, которые помогают превращать атомы водорода в газ. Обычно для этого нужна платина, но она дорогая и редкая. Ученые предложили заменить ее нанолистами из палладия. Эти нанолисты сделали с помощью двух методов: газожидкостного синтеза и электрохимического окисления. Получившийся материал показал отличные результаты: он работает почти так же хорошо, как платина, но при этом требует меньше энергии и ресурсов.

Доктор Маеда объясняет:

Чтобы производить водород устойчиво, нужны эффективные катализаторы. Наши нанолисты из палладия обладают высокой проводимостью, большой площадью поверхности и отлично переносят электроны. Это делает их идеальными для этой задачи. К тому же, мы используем меньше металла, что снижает затраты.

Нанолисты PdDI не только эффективны, но и долговечны. Они сохраняют свои свойства даже в кислотной среде, что делает их пригодными для реального использования.

Это важный шаг к тому, чтобы сделать производство водорода доступным и экологичным, — говорит Маеда.

Это открытие также помогает достичь Целей устойчивого развития ООН, таких как доступная и чистая энергия (ЦУР 7) и развитие промышленности и инфраструктуры (ЦУР 9). Нанолисты PdDI могут использоваться в водородных топливных элементах, системах хранения энергии и даже в автомобильной промышленности. Замена платины на палладий не только снижает затраты, но и уменьшает вредное воздействие на окружающую среду, связанное с добычей платины.

Ученые планируют продолжать работу над улучшением нанолистов PdDI, чтобы сделать их коммерчески пригодными. Это может стать важным шагом на пути к экологически чистому водородному обществу.

Ранее ученые открыли способ производства чистого водорода.

04.03.2025