Ученые из Массачусетского технологического института создали мембрану, которая сохраняет эффективность процесса получения водорода при высоких температурах.
Палладий является одним из ключевых материалов, востребованных в развивающейся водородной энергетике. Он выступает барьером для всех газов, кроме водорода, поэтому на его основе разрабатывают мембраны для выделения этого элемента.
Такие мембраны применяются в химической и полупроводниковой отраслях промышленности, однако их использование ограничено температурой около 526 oC. Выше этого порога эффективность работы резко падает.
Сотрудники Массачусетского технологического института нашли решение проблемы. Они создали новую конструкцию мембраны, в которой палладий не образует сплошную пленку, а осаждается в виде микроскопических пробок в поры подложки. При нагреве такие структуры сохраняют стабильность и продолжают эффективно пропускать водород, в отличие от привычных пленочных мембран.
Разработка открывает путь к применению пробочных мембран в технологиях получения водорода, где реакции протекают при высоких температурах и не сопровождаются выбросами углерода. К таким процессам относятся паровой риформинг метана и крекинг аммиака.
Паровой риформинг метана известен тем, что он требует сложных и энергоемких систем предварительной обработки топлива. Новая мембрана позволит заменить их компактным реактором. Метан будет напрямую подаваться в камеру, где мембрана отделяет чистый водород. Это значительно уменьшит сложность и стоимость производства.
Крекинг аммиака заключается в его разложении на азот и водород. Благодаря тому, что аммиак стабилен в жидком виде, он может использоваться как удобный носитель водорода для транспортировки. На заправочных станциях такой аммиак можно подавать в мембранный реактор, извлекая из него водород для подачи в автомобили с топливными элементами.
Пока крекинг аммиака находится на стадии пилотных и демонстрационных испытаний, однако применение мембранных реакторов может ускорить переход к промышленному масштабу.
По мнению инженеров Массачусетского технологического института, внедрение новой палладиевой мембраны потребует адаптации конструкций реакторов для обеспечения длительного срока службы, но в перспективе она сделает производство водорода более эффективным и экономичным.
