МОСКВА, 2 декабря. /ТАСС/. Специалисты четырех институтов РАН и НИЦ «Курчатовский институт» разработали эффективные одноатомные электрокатализаторы для получения высокочистого водорода, сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ. Ценная особенность новых катализаторов — они не содержат производных серы.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда. Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом международном журнале Process Safety and Environmental Protection.
«Полученные соединения с инкапсулированными ионами широко распространенных биометаллов — кобальта и железа — являются химически-устойчивыми моноатомными катализаторами (т. е. достигается максимальная эффективность использования металла, что соответствует принципам “экономии атомов”), перспективными для электрокаталитического получения высокочистого “зеленого” водорода для его использования в водородной и атомной энергетике, высокотехнологическом транспорте и передовой химической технологии», — отметили в пресс-службе.
В водородной энергетике в качестве катализаторов для получения водорода порой используются благородные металлы платиновой группы — платина, палладий, иридий, рутений и родий. Однако высокая стоимость ограничивает их массовое использование.
Без платины и серы.
Авторы исследования предложили использовать вместо металлов платиновой группы так называемые клеточные комплексы с инкапсулированными ионами железа и кобальта. В частности, так впервые были получены свободные от серы («безсерные») макробициклические соединения этого типа. Вопрос об освобождении от производных серы, называемых «каталитическими ядами», является весьма важным в этом производстве.
«Было установлено, что синтезированные нами клеточные комплексы являются моноатомными электрокатализаторами реакции выделения водорода в гомогенных растворах. Они хорошо адсорбируются на активированном угле и восстановленном оксиде графена — практически важных углеродных катодных материалах с высокой площадью поверхности и большим объемом микропор», — рассказал профессор ИОНХ РАН Ян Волошин.
Важно, по словам ученого, и то, что новые одноатомные электрокатализаторы были получены в соответствии с основными принципами «зеленой химии». Они являются производными распространенных и недорогих металлов — железа и кобальта, малотоксичны и обеспечивают максимально высокую эффективность использования каталитической активности атомов этих металлов.
В работе участвовали сотрудники Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН, Института элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова РАН, Института нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН, Института органической и физической химии им. А. Е. Арбузова Казанского научного центра РАН и НИЦ «Курчатовский институт».
