HighTech Водород мог бы стать идеальным топливом. Его можно использовать как для производства электричества в топливных элементах, так и сжигать для получения тепла – единственным побочным продуктом будет вода. А самое главное, он не выделяет углекислый газ, который является причиной климатических изменений.
Как и бензин, водород можно использовать для накопления энергии
Обычно водород получают путем расщепления воды при помощи электричества. Хотя запас воды фактически безграничен, необходимость использования платины или других дорогостоящих благородных металлов в устройствах для расщепления воды, является серьезным препятствием на пути к «водородной энергетике» будущего.
Благородные металлы способны сопротивляться окислению, и это понятие включает в себя несколько драгоценных металлов, в том числе платину, палладий, иридий и золото.
«Цель состоит в том, чтобы найти дешевую альтернативу платине и другим благородным металлам, для использования в реакции выделения водорода», - говорит Сун Цзинь (Song Jin), профессор Висконсинского университета в Мэдисоне (University of Wisconsin-Madison).
В интернет-версии журнала Nature Materials, исследовательская команда Цзиня сообщает о катализаторе для производства водорода, состоящем из распространенных элементов - фосфора и серы, а также из кобальта, стоимость которого в 1 000 раз меньше стоимости платины.
Катализатор снижает количество энергии, необходимое для начала химической реакции. По сообщению Цзиня, эффективность нового катализатора практически равна эффективности платины, и он, вероятно, обладает самым высоким каталитическим действием среди всех заявленных на сегодняшний день катализаторов на основе неблагородных металлов.
Успеху предшествовал длительный период исследований в лаборатории Цзиня. Команда сосредоточилась на использовании железного пирита - еще называемого «золото дураков» - и других недорогих распространенных материалов для преобразования энергии. Цзинь и его студенты – Мигель Кабан-Асеведо (Miguel Cabán-Acevedo) и Майкл Стоун (Michael Stone), открыли новый высокопроизводительный катализатор, заменив железо кобальтом, чтобы получить кобальт-пирит, и добавив фосфор.
Цзинь пояснил, что обычно, для расщепления воды на водород и кислород, используется электричество, но при этом существует повышенный интерес к использованию для этой цели непосредственно солнечного света.
По его словам, новый катализатор может работать и с солнечной энергией: «Мы продемонстрировали экспериментальное устройство, использующее кобальтовый катализатор и солнечную энергию для производства водорода. Это устройство имеет наивысшую подтвержденную эффективность среди систем, использующих недорогие катализаторы и материалы для получения водорода при помощи солнечного света».
"Многие исследователи стремятся найти дешевую замену платине", - говорит Цзинь. - "Наш катализатор настолько превзошел аналоги и настолько близок по характеристикам к платине, что мы немедленно обратились в Исследовательский фонд выпускников Висконсинского университета (Wisconsin Alumni Research Foundation) с просьбой зарегистрировать предварительный патент, и уже через две недели они это сделали".
Цзинь признает, что катализатор был испытан только в лабораторных условиях, и по нему остается много вопросов: «Нужно оценивать стоимость катализатора относительно всей системы. Всегда есть место компромиссу: если вы хотите создать самый лучший электролизер, вам все равно придется использовать платину. Если вы можете позволить себе немного потерять в эффективности, и вас больше заботит стоимость и возможность увеличения масштаба проекта, можно использовать новый кобальтовый катализатор».
«Для оказания влияния на климат, стратегия по замене значительной части минерального топлива на возобновляемую солнечную энергию должна применяться в большом масштабе», - считает Цзинь. – «Если мы хотим серьезно повлиять на проблему глобального потепления, нужно мыслить по-крупному. Мы можем получать водород при помощи электричества или непосредственно при помощи солнечного света, но нам понадобятся целые квадратные километры устройств, выделяющих водород. И в мире может не оказаться достаточного количества платины, чтобы их построить».