Группа ученых из четырех институтов РАН и НИЦ «Курчатовский институт» разработала новые одноатомные катализаторы, которые могут эффективно использоваться для получения высокочистого водорода. Преимущество этих катализаторов — они не содержат производных серы, что делает процесс более экологически чистым и экономически выгодным.
Работа, поддержанная грантом Российского научного фонда, опубликована в международном журнале Process Safety and Environmental Protection. Ученые использовали инкапсулированные ионы кобальта и железа, которые образуют химически устойчивые моноатомные катализаторы, что позволяет достигать максимальной эффективности использования металла, в соответствии с принципами «экономии атомов». Это открытие перспективно для разработки «зеленого» водорода, который можно использовать в водородной энергетике, высокотехнологичном транспорте, атомной энергетике и химической промышленности.
Традиционно для получения водорода используются благородные металлы платиновой группы (платина, палладий, иридий), однако их высокая стоимость ограничивает массовое производство водорода. Новые катализаторы, предложенные российскими исследователями, не требуют использования дорогостоящих материалов и избавлены от так называемых «каталитических ядов», производных серы, что значительно улучшает эффективность процесса.
Как объяснил профессор ИОНХ РАН Ян Волошин, синтезированные клеточные комплексы обладают высокой каталитической активностью и хорошо адсорбируются на углеродных материалах, таких как активированный уголь и восстановленный оксид графена. Эти материалы имеют большую поверхность и объем микропор, что повышает эффективность реакции выделения водорода.
Особое значение имеет тот факт, что разработка соответствует принципам «зеленой химии» — катализаторы основаны на недорогих и распространенных металлах, что снижает токсичность и стоимость процесса.
В проекте принимали участие ученые из 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».