Катализатор, который работает: ученые нашли замену дорогим металлам

Недавно ученые из Института науки Токио сделали важный шаг в создании эффективных и дешевых катализаторов для окисления воды.

Они разработали новый материал на основе железа, который может стать альтернативой дорогим и редким металлам, таким как рутений. Этот материал, названный поли-Fe5-PCz, показал впечатляющие результаты: он окисляет воду с эффективностью 99% и сохраняет стабильность даже в сложных условиях. Это открытие может значительно удешевить производство водорода и сделать хранение энергии более доступным.

Окисление воды — ключевой процесс в технологиях, связанных с возобновляемой энергетикой. Оно позволяет расщеплять воду на кислород и водород, который можно использовать как чистый источник энергии. Однако до сих пор большинство катализаторов для этого процесса были дорогими и ненадежными. Ученые давно искали способ заменить редкие металлы на более доступные и дешевые материалы.

Группа исследователей под руководством профессора Мио Кондо решила эту проблему. Они создали комплекс из пяти атомов железа — Fe5-PCz (ClO₄)₃. Этот комплекс затем превратили в полимерный материал, который оказался не только эффективным, но и очень стабильным. Профессор Кондо объясняет:

Мы использовали простые и доступные материалы, чтобы создать катализатор, который работает так же хорошо, как и дорогие аналоги. Это открывает новые возможности для устойчивой энергетики.

Как это работает:

• Ученые синтезировали комплекс Fe5-PCz (ClO₄)₃ с помощью нескольких химических реакций.
• Затем они нанесли этот комплекс на электроды и превратили его в полимер с помощью электрического тока.
• Получившийся материал, поли-Fe5-PCz, показал высокую эффективность в окислении воды и сохранял свои свойства даже после долгого использования.

Результаты экспериментов впечатляют. Катализатор работает с эффективностью 99%, то есть почти весь электрический ток идет на окисление воды. Кроме того, он стабилен в жестких условиях, что делает его идеальным для промышленного использования.

Этот материал не только эффективен, но и дешев в производстве. Мы можем использовать его для крупномасштабного производства водорода и хранения энергии, — говорит Кондо.

Это открытие важно не только для науки, но и для практического применения. Железо — это распространенный и нетоксичный металл, что делает технологию экологически чистой и доступной. Кроме того, стабильность материала решает одну из главных проблем искусственных катализаторов — их быструю деградацию.

Мы можем использовать этот материал в самых разных областях, от производства водорода до хранения энергии. Это важный шаг к более устойчивой энергетике, — заключает Кондо.

Ранее казанские ученые импортозаместили катализатор, необходимый для пароизводства каучуков.

05.03.2025