.jpg)
Специалисты ФИЦ "Институт катализа СО РАН" и центра компетенций НТИ "Водород как основа низкоуглеродной экономики" при поддержке Российского научного фонда ведут исследования по получению чистого водорода из аммиака с помощью фотокаталитических и фотоэлектрохимических процессов, протекающих при комнатной температуре. Технология перспективна для переработки аммиака, который в больших объемах образуется на таких объектах, как очистные сооружения.
Исследования аммиака как сырья для производства водорода начались сравнительно недавно. Интерес к этому способу растет. Например, во Франции ведется работа по созданию пилотной установки для крекинга аммиака.
Разложение аммиака представляет собой термокаталитический процесс, требующий температуры свыше 600 oC и применения катализаторов с содержанием платины от 5% до 10%. Ученые ФИЦ "Институт катализа СО РАН" решили исследовать фотокаталитические и фотоэлектрохимические методы, которые протекают при комнатных температурах, и начать с 1% платины.
Исследователи взяли такие полупроводники, как диоксид титана, оксид вольфрама, оксид цинка и фосфат серебра. Системы, состоящие из полупроводника с нанесенным металлом, позволяют осуществлять конверсию в две стадии. Восстановление аммиака протекает на частицах металла, окисление происходит на поверхности полупроводника. Это повышает энергетическую эффективность процесса за счет пространственного разделения зарядов.
Помимо энергетической эффективности, важным аспектом является снижение содержания платины. Проведенные ранее исследования показали, что можно существенно уменьшить ее количество без потери активности или даже найти более дешевые альтернативы.
Главными преимуществами фотокаталитического и фотоэлектрохимического разложения аммиака являются возможность использования возобновляемой энергии и протекание процессов при комнатной температуре и атмосферном давлении. Это кардинально снижает энергетические затраты. Кроме того, такие технологии обладают значительным потенциалом для экологических применений. Например, их можно интегрировать в системы очистки сточных вод на промышленных предприятиях.
Фотокаталитический реактор, работающий на солнечной энергии, мог бы не только очищать воду от примесей аммиака, но и параллельно производить дополнительный водород, создавая замкнутый цикл. Учитывая масштаб объемов промышленных стоков, такое решение может принести значительную пользу на практике.
Сейчас ученые занимаются глубоким исследованием кинетики и механизмов разложения аммиака на разработанных катализаторах. Это необходимо, чтобы дать точную оценку потенциала рассматриваемых технологий. Планируется создание сложных композитных фотокатализаторов, которые обладают улучшенными окислительно-восстановительными свойствами.
