.jpg)
ФИЦ "Институт катализа СО РАН" и Университет электронных наук и технологий Китая при поддержке Российского научного фонда работают над технологией энергетически эффективного получения водорода из биомассы. Ученые будут исследовать и создавать каталитические системы для выделения этого газа из муравьиной кислоты.
Технологии хранения и синтеза водорода активно развиваются в связи с экологической повесткой. На сегодняшний день Россия производит порядка 7% водорода на мировом рынке, а к 2030 году планируется повысить этот показатель до 20%. Муравьиную кислоту рассматривают как перспективный и эффективный носитель водорода благодаря ее доступности, стабильности и низкой токсичности.
Ученые ФИЦ "Институт катализа СО РАН" и Университета электронных наук и технологий Китая решают блок задач по разработке каталитических систем для двухстадийного процесса синтеза водорода. Сначала муравьиную кислоту производят из крахмала и глюкозы, а затем получают из нее водород. Температура существующих процессов синтеза водорода из природного газа или угля с водяным паром превышает 700 oC. Двухстадийное получение водорода из биомассы позволит снизить температуру до 150 oC.
Ученые намерены фундаментально развить тему использования катализаторов, в которых активными центрами выступают отдельные атомы. Специалисты ФИЦ "Институт катализа СО РАН" умеют делать содержащие азот носители, которые позволяют стабилизировать эти центры. Особенности проекта заключаются в разработке моноатомных и двойных моноатомных катализаторов для обеих стадий конверсии биомассы, изучении образования водорода из муравьиной кислоты с использованием гетерогенных катализаторов в жидкой и в газовой фазе, а также соединений из растворов, полученных в результате гидролиза и окисления биомассы. Кроме того, в проект заложены квантово-химические расчеты механизмов взаимодействия каталитических систем с муравьиной кислотой.
Носители для моноатомных катализаторов будут исследовать старший научный сотрудник отдела нетрадиционных каталитических процессов ФИЦ "Институт катализа СО РАН" кандидат химических наук Дмитрий Булушев и ведущий научный сотрудник отдела гетерогенного катализа и центра НТИ "Водород как основа низкоуглеродной экономики" на базе ФИЦ "Институт катализа СО РАН" доктор химических наук Ольга Подъячева. Они займутся подбором оптимальных условий синтеза катализаторов, жидкофазным разложением муравьиной кислоты, испытаниями в газовой фазе, а также установлением механизмов реакций.
Катализаторы с атомарными центрами, стабилизированными азотными центрами носителя, часто показывают активность выше, чем системы с наночастицами. Также важен вопрос селективности, чтобы избежать побочных продуктов в виде CO и воды. На моноатомных катализаторах селективность достигает 99%, а водород фактически не содержит примесей монооксида углерода.
В рамках проекта специалисты Университета электронных наук и технологий Китая будут отвечать за разработку и оценку эффективности фотокаталитического получения водорода с использованием одноатомных и биметаллических каталитических материалов на основе переходных металлов. Международное сотрудничество ускоряет развитие водородных технологий, так как коллективы делятся взаимодополняющими знаниями, совместно используют ресурсы, вместе работают над преобразованием солнечной энергии в чистую химическую энергию.
