Создан электрокатализатор для получения высокочистого водорода из водных растворов
Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, НИЦ «Курчатовский институт», Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра РАН и Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина создали новый моноатомный рутений-содержащий электрокатализатор для получения высокочистого водорода из водных растворов.
Высокочистый молекулярный водород рассматривается как «зеленое» топливо и важный реагент для современной химической промышленности. Но технология его производства остается дорогой, прежде всего из-за использования в качестве катализаторов металлов платиновой группы. Поэтому создание высокоэффективных металлокомплексных электрокатализаторов реакции выделения водорода ((РВВ) 2Н+/Н2) является одной из важнейших задач современной химии.
Авторы исследования установили, что вместо металлической платины в качестве катодного электрокатализатора этой практически важной окислительно-восстановительной реакции могут использоваться моноатомные хлорсодержащие клеточные комплексы рутения.
«На первом этапе был разработан новый подход к получению таких реакционноспособных производных этого кинетически инертного иона металла, использующий ион рутения как матрицу. Один из полученных металлокомплексов этого типа был выбран для направленной функционализации на достижение сорбционных характеристик, позволяющих осуществить его сильную физическую адсорбцию на поверхность ряда практически-важных углеродных материалов. По данным электрохимических и электрокаталитических методов исследований, полученный таким образом функциональный органо-неорганический каталитический материал с иммоболизованным монослоем такого комплекса рутения является эффективным электрокатализатором получения водорода в гомогенных растворах», — рассказала один из авторов работы, младший научный сотрудник лаборатории нанобиоматериалов и биоэффекторов для тераностики социально значимых заболеваний ИОНХ РАН, кандидат химических наук Мария Теплоногова.
По оценкам ученых, успешное получение гибридных моноатомных рутений-содержащих электрокатализаторов и использование монослойной адсорбции вместо нанесения наноразмерных порошков платины позволят существенно (на несколько порядков) уменьшить расход платиновых металлов в полупромышленных электролизерах воды, топливных элементах и электрохимических водородных компрессорах/концентраторах и сделает эти процессы и устройства, основанные на использовании высокочистого водорода, более доступными.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках программы развития Научного центра мирового уровня «Центр рационального использования редкометального сырья».