Исследователи из Центра биологической химии и молекулярных материалов (CiQUS, Университет Сантьяго-де-Компостела) создали катализатор с «включением» и „выключением“. Это открытие может увеличить срок службы систем для производства водорода и сделать процесс дешевле.

Результаты опубликованы в издании Advanced Science.

Зеленый водород получают с помощью электролиза воды — электричество расщепляет молекулы на кислород и водород. Но катализаторы, ускоряющие эту реакцию, быстро изнашиваются. Со временем эффективность падает, а затраты растут.

Ученые предложили решение: гибридный материал на основе наночастиц палладия, заключенных в полые углеродные нановолокна.

Эти структуры не только защищают частицы от разрушения, но и позволяют управлять активностью катализатора.

Секрет в обратимой активации. Добавление серы создает динамичную среду, где катализатор переключается между двумя состояниями:

• Активный режим — эффективно производит водород.
• Пауза — реакция приостанавливается, что предотвращает износ.

Мы сделали «переключаемый» катализатор, — говорит руководитель исследования Мария Хименес Лопес. — Это шаг к более умным и долговечным промышленным системам.

Чтобы «включить» материал снова, достаточно подать электрический сигнал.

Метод применим и к другим каталитическим реакциям.

Теперь мы знаем, как продлить жизнь катализаторам без потери эффективности, — добавляет Лопес.

Польза исследования

• Экономия ресурсов: Палладий — дорогой металл, а возможность его многократного использования снизит затраты.
• Гибкость: Системы можно оптимизировать под переменные нагрузки, например, в связке с возобновляемой энергетикой.
• Масштабируемость: Технология потенциально применима в других областях, например, в синтезе аммиака или очистке воды.

Пока неясно, как поведет себя материал в реальных промышленных условиях — лабораторные тесты часто идеализируют среду. Кроме того, использование палладия все еще делает технологию дорогой, несмотря на продленный срок службы.

Ранее ученые обратили внимание на бактерий, которые производят водород из воды.