Созданы одноатомные катализаторы для получения высокочистого водорода

Специалисты четырех институтов РАН и НИЦ "Курчатовский институт" разработали эффективные одноатомные электрокатализаторы для получения высокочистого водорода. 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.

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".

Источник: ТАСС

Фото: Сергей Коньков/ТАСС