Фото: Водород вместо нефти: новая энергетика оказалась для России сомнительной — МК
mk.ru
Водород в чистом виде почти не встречается в повседневной жизни. Однако современной промышленности, причем в самых разных ее областях, требуется чистый водород – газообразный или сжиженный. Его используют для производства аммиака, спиртов, синтетического бензина, соляной кислоты, для гидроочистки нефтепродуктов, резки металлов, производства ракетного топлива, мыла и даже маргарина.
На Земле водород присутствует в вулканических и других природных газах, в атмосфере, а главным резервуаром водорода на земле является вода. Это самый легкий природный элемент. Он входит в состав многих химических соединений, и существуют несколько способов добычи водорода из них.
Один из наиболее экологичных – электролиз воды. Проблема в том, что он сопряжен с высокими энергозатратами, да и вообще слишком дорог, потому что требует использования катализаторов на основе рутения. Рутений (№44 в периодической таблице Менделеева) – металл платиновой группы, считается драгоценным, стоит около 1700 долларов за килограмм (в ценах 2020 года).
Интересно, что этот металл был открыт в середине XIX века профессором Казанского университета Карлом Клаусом и свое название получил в честь России (Ruthenia – одно из средневековых латинских названий Руси). Но рутений тоже не существует в природе в чистом виде – его получают в качестве побочного продукта при очистке других платиноидов.
Один из перспективных путей снижения себестоимости производства водорода – поиски такой технологии электролиза, которая позволит производить водородное топливо при низком перепаде напряжения, пониженном уровне кислотности (pH от 7 до 9), с использованием более дешевых катализаторов на основе меди, марганца или кобальта. И ученые лаборатории биомиметической химии Техниона – докторант Гуйлинь Руан под руководством профессора Галии Мааян – нашли революционное решение для производства водородного топлива на базе медных катализаторов.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Американского химического сообщества (Journal of the American Chemical Society). Ученые Техниона спроектировали и разработали гомогенную систему электролиза, при которой катализатор растворяется в воде. Эта система включает (1) ионы меди, (2) малую молекулу – пептидоподобный олигомер, связывающий ионы меди и поддерживающий их стабильность, и наконец (3) вещество под названием борат (соли борной кислоты), функцией которого является поддержание уровня pH в ограниченном диапазоне (около 9). Ноу-хау проекта – разработка уникального механизма, в результате действия которого соединение бората помогает стабилизировать металлический центр и способствует увеличению скорости реакции.
Профессор Мааян подчеркнула, что система была разработана на основе ферментов (биологических катализаторов), использующих пептидные цепочки белка для стабилизации металлического центра. По ее словам, ученых вдохновили естественные энергетические процессы, такие как фотосинтез, в котором используется солнечная энергия для транспортировки электронов и протонов.
×
Исследование проводилось при поддержке Национального научного фонда (ISF) и программы Grand Energy.
Иллюстрация: Galia Maayan — American Technion Society
ats.org
https://nep.detaly.co.il/raketnoe-toplivo-mylo-benzin-mnogie-tovary-mogut-podeshevet-blagodarya-otkrytiyu-himikov-iz-tehniona/
Прислал проф. М.Иоелович.
