​Российские ученые выяснили, как можно ускорить процесс получения водорода из муравьиной кислоты. Это позволит приблизить время, когда экологически чистый водород начнут активно использовать в качестве топлива для выработки электроэнергии. Работа исследователей опубликована в журнале Energies. 


В современном мире для получения топлива используют невозобновляемые ресурсы, такие как уголь или нефть. Однако это приводит к загрязнению окружающей среды и увеличению выбросов углекислого газа в атмосферу, что считается одной из причин глобального потепления и связанных с ним проблем. Кроме того, запасы этих ресурсов иссякают. Поэтому с каждым годом растет интерес к возобновляемым источникам водорода, таким как растительное сырье (биомасса) и вода.

Водород может использоваться для получения электроэнергии, но препятствием на пути его промышленного применения являются вопросы хранения и транспортировки. Ученые разрабатывают разные решения этой проблемы, например хранение в виде водородсодержащих органических соединений, из которых при необходимости можно извлечь водород. Особенное внимание исследователей вызывает муравьиная кислота. Она стабильна, плохо горит, относительно малотоксична и при этом содержит достаточно много водорода. Кроме того, очень важно, что ее можно получать из возобновляемого растительного сырья.

Катализаторы для извлечения водорода из муравьиной кислоты обычно состоят из углеродного носителя и небольшого (менее 1% от общей массы) количества наночастиц активного металла. Среди них наиболее перспективным считается палладий. Предыдущие работы показали, что атомы азота, внедренные на поверхность углеродного носителя, могут увеличить активность палладия в реакции получения водорода из муравьиной кислоты.

В новом исследовании ученые, поддержанные грантом Российского научного фонда, обработали графитоподобный углерод такими азотсодержащими веществами, как меламин, фенантролин и бипиридин. Затем эти соединения нагревали до температуры 400 °C. После добавления палладия к полученным носителям исследователи изучали, насколько эффективен каждый из образцов в реакции превращения муравьиной кислоты в водород.

Оказалось, что использование меламина приводило к получению наиболее эффективных катализаторов. Нанесенный палладий взаимодействовал с муравьиной кислотой, и водород получался примерно в четыре раза быстрее, чем с таким же количеством этого металла на углеродном носителе без азота или на носителе, обработанном фенантролином или бипиридином. Ученые попытались выяснить, чем объясняется такая эффективность меламина. Они обнаружили, что при соединении с ним углерода образуются поверхностные атомы азота, которые взаимодействуют с наночастицами палладия. При этом свойства палладия изменяются. Он становится электронодефицитным и из-за этого легче взаимодействует с кислотой.

«В работе предложен простой способ введения азота в углеродный носитель. Каталитические системы на основе палладия, углерода и азота позволяют эффективней получать водород из муравьиной кислоты, и в будущем их можно будет использовать для развития промышленных технологий получения водорода», — резюмировал один из исследователей, сотрудник лаборатории каталитических методов преобразования солнечной энергии Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН Дмитрий Булушев.
 
 
Boosting Hydrogen.JPG 
 

Похожие новости

  • 08/12/2016

    Новосибирские химики производят уникальные композитные материалы для сжигания топлива

    ​Специалисты Новосибирского государственного университета и институтов СО РАН создают керамометаллические композитные матрицы на основе порошка алюминия, его оксида и сплавов. Эти уже успешно испытанные материалы обладают уникальными характеристиками, в частности, высокой теплопроводностью, и используются для структурированных катализаторов процессов сжигания и трансформации топлив.
    2619
  • 29/11/2019

    ИК СО РАН ведет исследования совместно с компанией «Татнефть»

    ​Ряд вопросов, актуальных для нефтегазохимического комплекса Республики Татарстан, был рассмотрен сегодня на заседании Совета директоров ОАО «Татнефтехиминвест-холдинг».  Заседание состоялось в Доме Правительства РТ, провел его Президент Республики Татарстан Рустам Минниханов.
    290
  • 19/09/2017

    Углеводороды будут главными энергоносителями для автомобилей до 2050 года

    ​Углеводороды будут доминировать в качестве энергоносителей для большинства видов транспортных средств как минимум до 2050-х годов. Такой прогноз озвучил на шестом международном энергетическом форуме в Лионе научный руководитель Института катализа Сибирского отделения РАН, лауреат премии "Глобальная энергия-2016" Валентин Пармон.
    1105
  • 20/12/2016

    В ИК СО РАН разработали способ каталитической утилизации осадков сточных вод

    ​В Институте катализа СО РАН впервые разработан метод каталитической утилизации иловых осадков коммунальных сточных вод – одного из наиболее требовательных и сложных в утилизации видов отходов – с одновременной выработкой энергии для местного теплоснабжения.
    1848
  • 17/08/2017

    В новосибирском Академгородке прошла конференция «Графен: Молекула и 2D-кристалл»

    В Новосибирском государственном университете завершилась вторая российская конференция "Графен: Молекула и 2D-кристалл". Ее участниками стали 110 специалистов из России (Москвы, Новосибирска, Санкт-Петербурга, Черноголовки, Дубны, Якутска, Омска, Томск, Кемерово, Красноярска, Екатеринбурга, Улан-Удэ, Уфы, Челябинска), США, Беларуси, Испании, Германии и Великобритании.
    2026
  • 24/04/2018

    Как сделать жилье более доступным и экологичным?

    ​​Дом - это что-то теплое, уютное и, на первый взгляд - очень консервативное. Но на самом деле и строительство попевает за техническим прогрессом. Как сделать жилье более доступным, дешевым, экологичным? Мы создали краткий обзор тенденций и технологий будущего, которые появляются уже сейчас.
    1187
  • 29/04/2019

    Команда российских ученых выдвинула гипотезу о существовании жизни на Венере

    Ученые из Института космических исследований РАН, Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН и НГУ выдвинули гипотезу о существовании жизни на Венере. К таким выводам исследователей привела новая обработка панорамных изображений поверхности Венеры, полученных советскими аппаратами «Венера-9», «Венера-10», «Венера-13» и «Венера-14» в 1975—1982 годах.
    891
  • 14/08/2019

    Новосибирские учёные придумали, как накопить энергию солнца на холодный сезон

    ​Сотрудники Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН создали селективные сорбенты воды для европейской установки SWSHeating, которая будет летом накапливать солнечное тепло для того, чтобы обогревать им здание зимой.
    275
  • 15/04/2019

    Новосибирские ученые исследуют управление атомами наночастиц для улучшения производства полиэтилена

    ​Ученые Института катализа Сибирского отделения Российской академии наук (РАН) в рамках гранта РНФ (Российский научный фонд) изучат управление атомами наночастиц, что позволит улучшить промышленную технологию получения крупнотоннажных полимеров, в том числе полистирола и полиэтилена, сообщил ТАСС заведующий лабораторией перспективных синхротронных методов исследования Института катализа СО РАН Ян Зубавичус.
    1142
  • 24/11/2017

    Юрий Аристов: суровый климат России может стать ее конкурентным преимуществом

    ​Альтернативная энергетика подразумевает возможность получать тепло и энергию из того, чего много: где-то хватает солнечных дней, где-то — ветра, а чего предостаточно в Сибири? Правильно, холода. Учёные из Института катализа им.
    1511