Ученые РФ создали новые электрокатализаторы для получения водорода из водных растворов

Научный коллектив из нескольких организаций создал новые электрокатализаторы для получения высокочистого водорода из водных растворов. Об этом сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ.

«Ученые из Москвы и Казани получили моноатомный рутений, содержащий электрокатализатор реакции выделения водорода. Уникальность его трехмерной структуры и свойств заключается в способности образовывать иммобилизированные монослои на поверхности углеродных материалов, что позволяет сделать процессы и устройства, основанные на использовании высокочистого водорода, более экономически эффективными и уменьшить на несколько порядков расход редкого металла группы платины», — отметили в пресс-службе.

Высокочистый молекулярный водород рассматривается как «зеленое» топливо и важный реагент для современной химической промышленности. Но технология его производства остается дорогой, так как в оборудовании, которое используется в этом процессе — электролизерах воды, топливных элементах и электрохимических водородных компрессорах и концентраторах, приходится использовать благородные металлы платиновой группы. Новая технология призвана сократить расход благородных металлов на несколько порядков.

Металл рутений также относится к платиновой группе. Однако его производные — инновационные моноатомные электрокатализаторы могут быть использованы вместо металлической платины, как наиболее распространенного катодного электрокатализатора. Ученые создали первые высокоэффективные моноатомные рутений-содержащие электрокатализаторы получения высокочистого водорода из воды и водных растворов, используя постсинтетическую функционализацию хлорсодержащих клеточных комплексов рутения.

На первом этапе был разработан новый подход к получению реакционноспособных производных рутения, использующий ион рутения как матрицу. Один из полученных металлокомплексов этого типа был выбран для направленной функционализации на достижение сорбционных характеристик, позволяющих осуществить его сильную физическую адсорбцию на поверхность ряда практически важных углеродных материалов.

По словам авторов, молекулярный дизайн синтезированного моноатомного рутений-содержащего электрокатализатора и успешное получение гибридных каталитических материалов на его основе, использующих его монослойную адсорбцию вместо нанесения наноразмерных порошков платины, позволяет значительно улучшить качество углеродсодержащих катодов генераторов высокочистотого водорода и на несколько порядков снизить расход металла группы платины.

В работе участвовали сотрудники Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН, Института элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова РАН, НИЦ «Курчатовский институт», Института органической и физической химии им. А. Е. Арбузова Казанского научного центра РАН и Российского государственного университета нефти и газа имени И. М. Губкина. Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках программы Научного центра мирового уровня «Центр рационального использования редкометалльного сырья». Результаты опубликованы в журнале Dalton Transactions.