​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

  • 20/02/2020

    Евгений Булучевский: одно дело - маленький провинциальный институт и совсем другое - часть федерального исследовательского центра

     В сентябре 2019 года ученые Центра новых химических технологий ФИЦ «Институт катализа им. Г.К. Борескова» СО РАН зарегистрировали патент на катализатор, способ его приготовления и способ одностадийной переработки возобновляемого растительного сырья для получения экологически чистых компонентов моторных топлив.
    454
  • 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.
    773
  • 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.
    2111
  • 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.
    2441
  • 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.
    1833
  • 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.
    2986
  • 13/03/2017

    Центр энергоэффективного катализа НГУ как воплощение идеи интеграции НГУ и ИК СО РАН

    Научно-образовательный центр энергоэффективного катализа (НОЦ ЭК), созданный Институтом катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и Новосибирским государственным университетом при финансовой поддержке Фонда «Сколково», за три года функционирования показал выдающиеся результаты.
    1837
  • 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.
    1529
  • 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.
    1454
  • 18/05/2020

    Ученые Алтайского края совместно с коллегами из Новосибирска запатентовали уникальную технологию получения этилена

    ​Ученые Института проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (Бийск) совместно с коллегами из Института катализа имени Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (Новосибирск) разработали уникальную технологию получения этилена.
    284