Получение водорода из морской воды - заманчивая идея: этого ресурса на планете около 97% всей воды. Но соль создаёт проблемы. Хлорид-ионы (растворённая соль) разрушают металлические катализаторы - вещества, ускоряющие реакцию, - и мешают нужной реакции выделения кислорода. Вместо кислорода может образовываться токсичный хлор и побочные продукты.

Исследователи из Университета Шарджи (ОАЭ) и их коллеги описали в журнале Chemical Communications новый катализатор из трёх компонентов: гидроксида никеля, оксида церия и фосфата. Все они широко распространены в природе и относительно недороги. В отличие от платины или иридия, которые часто используются в лучших катализаторах, никель и фосфат доступны, а церий умеренно распространён.

По словам соавтора работы доктора Танвира Уль Хака, доцента химии Университета Шарджи, новый катализатор требует меньше энергии, более избирателен к нужной реакции и корродирует значительно меньше, чем аналоги без оксида церия или фосфата. В стресс-тесте он непрерывно работал при высокой нагрузке около 80 часов в имитации морской воды, не разрушаясь и не теряя эффективности. Правда, для коммерческой установки этого времени пока недостаточно, признают авторы.

Материал образует мелкие плотно упакованные наноструктуры пирамидальной формы. Это даёт большую активную площадь поверхности, чем у обычного гидроксида никеля, то есть больше мест для реакции. Уль Хак подчёркивает: исследование не создаёт готовый коммерческий продукт, но делает серьёзный шаг к удешевлению "зелёного" водорода. Если катализаторы смогут надёжно работать на неочищенной морской воде, отпадут расходы на дорогостоящую очистку или опреснение. Это особенно важно для прибрежных производств, островных государств и регионов, где есть океан, но мало пресной воды.

Водород считается важным для снижения выбросов в отраслях, которые трудно электрифицировать напрямую, - в металлургии, судоходстве и грузовых перевозках. Однако большая часть водорода сегодня производится с использованием ископаемого топлива или требует чистой воды. Новый метод, по словам авторов, не зависит от ископаемого топлива и может работать на возобновляемой электроэнергии.

Ограничение исследования очевидно: 80 часов стабильной работы - это лишь ранний сигнал, что стратегия защиты от коррозии работает в реалистичных солёных условиях, а не только в теории. До промышленного внедрения ещё предстоит пройти немалый путь.

Источник: Phys.org