Исследователи из Сколковского института науки и технологий (Россия), Университета Техаса в Остине и Массачусетского технологического института (США) открыли катализатор, существенно повышающий эффективность электролитического разложения воды в щелочных растворах.

Это один из ключевых процессов для производства возобновляемой и экологически чистой энергии на основе использования водорода.

электролиз

Широкое применение электролиза воды в современной энергетике требует решения ряда технологических проблем, таких как высокое энергопотребление и стоимость электролизеров (устройств для проведения электролиза), а также ограниченный срок их работы. В частности, возможности крупномасштабного внедрения водородной энергетики ограничены высокой стоимостью катализаторов электролиза на основе благородных металлов, таких как платина и иридий.

"Если бы мы разработали катализатор разложения воды на водород и кислород на основе дешевых и доступных материалов, мы бы получили коммерчески выгодный метод производства водорода с использованием возобновляемых источников энергии. Например, это позволило бы нам сконструировать автомобиль, работающий на воде, с пробегом, сопоставимым с пробегом автомобилей, использующих газ в качестве топлива, – утверждает первый автор работы Т. Меффорд. – Чтобы разработать такие катализаторы, мы должны на атомном уровне понять процессы и факторы, влияющие на их работу и характеристики".

Команда исследователей под руководством профессора Стивенсона синтезировала ряд перовскитоподобных (перовскит это один из редких земных минералов – титанат кальция) оксидов кобальта и лантана, свойства которых можно контролируемо изменять путем замещения части лантана на стронций. С помощью просвечивающей электронной микроскопии исследователи, в частности, профессор Артем Абакумов из Сколтеха, детально изучили структуру материалов на поверхности и в объеме кристаллов.

Потом полученные данные использовали для математического моделирования реакции электролиза воды в щелочных растворах, проведенного в МТИ. В результате команда сформулировала два наиболее важных критерия, определяющих функциональные свойства катализатора: степень ковалентности связи кобальт–кислород (энергетическая близость валентных электронов кобальта и кислорода) и концентрация кислородных вакансий (позиций в кристаллической структуре материала, которые должны были бы быть заняты атомами кислорода, но остаются вакантными в активном катализаторе).

Основываясь на этих критериях, команда Стивенсона предложила смешанный кислород-дефицитный оксид кобальта и стронция, SrCoO2.7, в качестве основы для катализатора, в 20 раз более активного в электролизе воды, чем лучший промышленный катализатор IrO2 при намного меньшей стоимости.

"Теперь в наших руках находится прототип улучшенного катализатора щелочного электролиза воды, дающий нам импульс для преодоления затруднений на пути к успешному внедрению электролизеров, топливных элементов и батарей" – считает профессор Стивенсон.

Похожие новости

  • 02/07/2018

    Конкурсный отбор проектов для акселерационной программы Химпром Startup Challenge 2018

    ​Фонд "Сколково" и одно из ключевых предприятий отечественной химической индустрии компания "Химпром" объявили о начале отбора проектов для совместной акселерационной программы, которая пройдет при поддержке Московского Государственного Университета имени М.
    956
  • 08/12/2016

    Владислав Панченко: мы стоим на пороге взрывного развития аддитивных технологий

    ​Научный руководитель Института проблем лазерных и информационных технологий академик РАН Владислав Панченко, который возглавляет Российский фонд фундаментальных исследований​, посвятил свой доклад на кристаллографическом конгрессе аддитивным технологиям, сделав акцент на том, что это и есть природоподобный путь создания материалов.
    2208
  • 07/07/2017

    Дочернее предприятие ТГУ стало резидентом ядерного кластера Сколково

    ​Малое инновационное предприятие Томского государственного университета ООО "ИХТЦ" стало резидентом инновационного центра "Сколково". С проектом создания катализаторов, которые нейтрализуют вредные выбросы химзаводов, Инжиниринговый химико-технологический центр вошел в состав кластера ядерных технологий.
    953
  • 04/10/2017

    Степан Данилов: «Сколково» – это дауншифтинг для хорошего стартапа

    Развитие инновационного бизнеса – самая животрепещущая тема в последнее время, если судить по инфоповодам. «Точка кипения» от Агентства стратегических инициатив, новосибирский консорциум, в который вошли технопарк, СО РАН и НГУ, Национальная технологическая инициатива, функционирование ФРИИ и РВК – повестка дня достаточно обширная.
    1152
  • 19/11/2018

    Технопарки Москвы, Мордовии и Новосибирска признаны наиболее эффективными

    ​Московский "Техноспарк", технопарк в сфере высоких технологий в Республике Мордовия и нанотехнологический центр "Сигма. Новосибирск" признаны наиболее эффективными, по данным IV национального рейтинга технопарков России.
    648
  • 10/07/2017

    Дни промышленного дизайна прошли в Сколково

    Трехдневный дизайн-хакатон, проходивший в рамках проекта "Дни промышленного дизайна в Сколково", дал возможность практической работы над созданием реальных продуктов 19 командам молодых дизайнеров.
    759
  • 12/07/2016

    Господдержка катализирует инвестиции

    ​В инновационном территориальном кластере «Зеленоград» 156 участников. Это предприятия, НИУ «МИЭТ», научно-исследовательские институты и инженерный центр, высокотехнологичные и инфраструктурные компании.
    766
  • 24/12/2019

    Выбор РИА Новости: главные достижения российской науки 2019 года

    ​Ученые в России в нынешнем году получили знаковые результаты в самых разных областях – от астрономии до археологии, причем многие достижения имеют выходы на практическое применение. Примечательно, что существенную лепту здесь внесли не только признанные научные центры, но и ведущие отечественные вузы.
    259
  • 07/11/2019

    Более 30 студентов и аспирантов ТПУ получили стипендии Президента и Правительства РФ

    ​В числе стипендиатов Президента РФ — четыре студента и семь аспирантов Томского политехнического университета. Стипендию Правительства России будут получать 13 студентов и семь аспирантов. В течение учебного года, помимо основной, они ежемесячно будут получать дополнительную стипендию.
    381
  • 19/12/2018

    Академпарк, Медтехнопарк и «Сколково» договорились о сотрудничестве

    ​В рамках соглашения фонд «Сколково» открывает медицинским инновационным компаниям Новосибирской области пакет своих сервисов, направленных на развитие стартапов. Медицинский технопарк будет формировать перечень компаний, претендующих на статус квалифицированного резидента «Сколково», задействовать свои возможности для проведения мероприятий и реализации проектов в рамках сотрудничества.
    1106