Корейские ученые разработали новый эффективный катализатор для производства водорода

Группа корейских исследователей из Пхоханского университета науки и технологий и Сеульского национального университета разработала новый катализатор на основе оксида железа, который вдвое повысил эффективность производства "зеленого" водорода, получаемого без выбросов углекислого газа. Исследование было проведено при поддержке программы инновационных наук и технологий Circle Foundation, Национального исследовательского фонда Кореи и Корейского института материаловедения.
Одним из самых перспективных способов получения водорода считается термохимическое разложение воды, при котором ее молекулы распадаются на водород и кислород под действием тепла. Важную роль в этом процессе играют оксиды металлов, способные многократно поглощать и отдавать кислород.
Однако для эффективной работы большинству известных оксидов необходимы чрезвычайно высокие температуры (1200-1400 ^oC), что делает процесс дорогим и сложным для промышленного применения. Чтобы решить эту проблему, корейские ученые создали новый материал. Феррит никеля с пониженным содержанием железа (Fe-poor NiFe₂O), в отличие от обычных оксидов, которые способны поглощать лишь ограниченное количество кислорода, меняет свою внутреннюю структуру при нагревании, что позволяет ему поглощать и выделять больше кислорода даже при температурах ниже 1000 ^oC.
Эксперименты показали, что новый катализатор производит 0,528% водорода на грамм оксида, в то время как предыдущий лучший результат составлял 0,25%. Также с помощью комплекса экспериментальных методик и вычислительного моделирования ученым впервые удалось точно определить участки в структуре оксида железа, которые играют ключевую роль в образовании водорода. Было установлено, что количество выделяемого водорода напрямую зависит от переходов атомов железа между окислительными состояниями.
По словам профессора кафедры машиностроения Пхоханского университета Хенгю Чжина, возглавлявшего исследование, полученные результаты открывают путь к более дешевому и экологически чистому производству водорода. Новый подход также позволяет использовать в качестве источника энергии солнечное тепло или избыточное тепло от промышленных процессов.