28 июля, 17:43
Редакция Naked Science
1
703

Катализатор для электролиза морской воды проработал более 7000 часов

❋ 4.8

Китайские ученые разработали катализатор для электролиза морской воды. Он проработал более 7000 часов, практически не потеряв свою эффективность. Потенциально разработка существенно упростит получение водорода из морской воды.

Результаты исследования структуры катализатора NiFe-MOF-S/NF. (a) Схематическое изображение катализатора NiFe-MOF-S/NF. (b) SEM-изображение NiFe-MOF-S/NF. (c) Рентгенодифракционные (XRD) спектры NiFe-MOF-S, отделенного от подложки NF. (d) Рамановские спектры NiFe-MOF и NiFe-MOF-S, отделенных от подложки NF. (e) XPS-спектр S 2p для NiFe-MOF-S. (f) TEM-изображение и (g) соответствующие картины SAED для NiFe-MOF-S. (h) HRTEM-изображение NiFe-MOF-S / © Nature Communications

Ученые считают водород перспективным источником «чистой энергии». Когда его используют в качестве топлива, единственным продуктом реакции оказывается вода. При этом сам водород также можно получать из воды с помощью электролиза: под действием электрического тока молекулы воды расщепляются на водород и кислород.

Однако у этого метода есть недостатки. Пресная вода — ресурс ограниченный. Исследователи предлагают заменять ее морской водой, которой на планете намного больше.

Сейчас перед электролизом воду опресняют, но это делает процесс дороже и сложнее. Решением может стать прямой электролиз морской воды, но у практического применения этого метода есть ограничения, в том числе коррозионное воздействие хлорид-ионов (Cl⁻).

Однако ученые из Южно-Китайского технологического университета (Китай) показали, что небольшие количества хлорид-ионов могут не только вредить, но и приносить пользу. Они запускают перестройку структуры катализатора, повышая его эффективность. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Распад воды на кислород и водород — процесс относительно медленный. Чтобы его ускорить, используют катализаторы.

Китайские исследователи разработали катализатор NiFe-MOF-S. Он состоит из наночастиц дисульфида никеля (NiS₂), нанесенных на нанолисты NiFe-MOF (металл-органический каркас на основе никеля и железа). Разработка позволила точнее регулировать расположение хлорид-ионов относительно активных участков катализатора.

Ученые протестировали работу катализатора NiFe-MOF-S в щелочной морской воде. Обычную морскую воду ощелачили, добавив гидроксид калия. Чтобы достичь плотности тока 500 миллиампер на квадратный сантиметр, потребовалось всего 213 милливольт дополнительного напряжения. Для сравнения, в обычном одномолярном растворе гидроксида калия показатель составил 268 милливольт.

Катализатор оказался не только эффективным, но и долговечным. Он непрерывно проработал более 7000 часов в щелочной морской воде с плотностью тока один ампер на квадратный сантиметр, при этом перенапряжение увеличивалось лишь на 1,4 микровольта в час.

Авторы научной работы также испытали электролизер с новым катализатором в условиях, близких к промышленным. Электролизер стабильно проработал более 1500 часов.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
9 сентября, 22:44
Александр Березин

Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?

11 сентября, 10:25
Александр Березин

Современная космология до недавнего времени опиралась на так называемый космологический принцип, по которому у Вселенной нет какого-то выделенного направления. И наблюдатель в любой ее точке должен видеть однородную в этом смысле картину. Астроном из Северокавказской астрофизической обсерватории показал, что это не так даже для очень древней Вселенной.

11 сентября, 06:01
Елизавета З.

Расположенный на Гавайях щитовой вулкан Килауэа считается одним из наиболее активных действующих вулканов. Гавайская вулканическая обсерватория Геологической службы США ожидает, что 55-й эпизод фонтанирования лавы может произойти уже сегодня.

9 сентября, 22:44
Александр Березин

Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?

8 сентября, 12:27
Росатом

Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.

8 сентября, 19:25
Елизавета З.

Артем Оганов стал иностранным членом Национальной академии наук Республики Армении. В прошлом этой чести также удостоился физик Юрий Оганесян.

28 августа, 15:43
Татьяна Зайцева

Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.

9 сентября, 22:44
Александр Березин

Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?

19 августа, 18:31
Александр Березин

После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий
Sam Dowson
29.07.2026
Вот опять. Статья, в которой нет самого главного - скорости каталитической реакции. Как много вырабатывается Н2 в секунду на 1м2 катализатора? Единицы измерения: моль/(м2*с) или л/(м2*с). М2 - площадь каталитической поверхности. Да он хоть миллион часов может работать, но если с 1м2 выделяется 1мл водорода в час - это смех, а не катализатор.