Учёные научились эффективно добывать водород из муравьиной кислоты
Водород – весьма ценный источник энергии. Его можно применять, помимо прочего, для получения электричества. Недавно российские учёные обнаружили эффективный способ выделять водород из муравьиной кислоты. Это означает, что в скором времени человечество начнёт получать много экологически чистого водорода и использовать его в качестве обычного топлива. Работа была описана в журнале Energies.
В наше время топливо получают обычно из невозобновляемых источников, в первую очередь это нефть и уголь, но это приводит к загрязнению окружающей среды и выделению большого количества углекислорода в атмосферу, что стало причиной глобального потепления и сопутствующих ему проблем. Важно ещё и то, что запасы указанных источников кончаются. И самое время искать принципиально новые источники энергии; лучше всего, если они будут возобновляемыми. Исследователи всего мира экспериментируют с растительным сырьём и водой. Водород при этом является одним из главных кандидатов на роль топлива будущего, однако в его применении есть проблемы. Большой проблемой, например, является хранение и транспортировка водорода. Его можно транспортировать в сжиженном виде в специальных ультранизкотемпературных морозильниках, но это не самый безопасный способ. Специалисты предлагают сохранять запасы водорода в виде водородсодержащих органических веществ, из которых при необходимости может быть извлечён нужный компонент. Другие же исследователи указывают, что ценным источником водорода может быть муравьиная кислота. Она сравнительно малотоксична, плохо горит, является стабильным соединением и содержит большое количество водорода. Несмотря на своё название, муравьиная кислота в изобилии содержится в растительных организмах, из которых её можно достаточно легко извлечь. Например, её много в крапиве и хвое. У животных, помимо муравьёв, она встречается в организме пчёл.
Для получения водорода из муравьиной кислоты обычно используют катализатор, который состоит из углеродной основы и очень малого количества наночастиц активного металла, чаще всего при этом используется палладий. Исследования показали, что некоторое количество азота, внедрённое в углеродную основу, может повысить эффективность данного катализатора.
Российские учёные продолжили данное исследование. Они обрабатывали углеродный носитель такими содержащими азот веществами, как меламин, фенантролин и бипиридин. После этого они наблюдали, какой из полученных катализаторов показывает наибольшую эффективность. Победителем в этой гонке оказался меламин, который позволял получать водород приблизительно в четыре раза быстрее, чем другие указанные соединения. Исследователи попытались разобраться, почему у меламина наблюдается такая высокая эффективность. Выяснилось, что его добавление приводит к тому, что изменяются свойства палладия – компонента, который ответствен за контакт с муравьиной кислотой. Палладий становится электронодефицитным, что и определяет более быстрое взаимодействие с кислотой.
Представленный учёными вариант внедрения азота в катализатор является новаторским. Именно он стал причиной улучшения свойств катализатора. Как считают авторы работы, в скором времени катализаторы нового типа могут прочно внедриться в промышленность, что будет означать настоящую революцию в массовом производстве водородного топлива.
Сообщается, что это исследование было поддержано государственным грантом Российского научного фонда.
