Исследователи повысили выход водорода из его химического источника

Сотрудики отдела функциональных материалов для химических источников энергии и Центра компетенций НТИ ФИЦ ПХФ и МХ РАН показали, как можно существенно повысить выход водорода из, пожалуй, наиболее известного из химических источников - борогидрида натрия. Этот метод может найти применение в портативных устройствах, робототехнике и беспилотных летательных аппаратах. Статья опубликована в авторитетном журнале Fuel.

«В нашей новой работе мы предложили способ существенного повышения выхода водорода при гидролизе боргидрида натрия за счёт взаимодействия последнего с одним из продуктов реакции - тетрагидроксиметаборатом натрия. Полученный в данной работе массовый выход на 13% выше, чем лучший результат из ранее представленных в литературе для аналогичных условий», - комментирует результаты первый автор работы Михаил Соловьев, научный сотрудник группы специальных материалов отдела функциональных материалов для химических источников энергии ФИЦ ПХФ и МХ РАН.

Водородные технологии, которые бурно развиваются сейчас по всему миру, имеют несколько «узких мест», среди которых проблема хранения и транспортировки водорода занимает главенствующую позицию, по мнению большинства экспертов. Один из способов решения такой задачи – это связывание водорода в химические соединения, причем вещества с гидридным типом связи наиболее перспективны. Самое распространенное из них - борогидрид натрия, содержащий в себе 10,6 массовых процентов Н₂. Лучший способ извлечения водорода из данного боргидрида – это взаимодействие с водой. Однако, его гидролиз сопряжен с определёнными проблемами, которые, на практике, приводят к низкому выходу целевого продукта,что значительное снижает практическую значимость процесса.

Что же сумели сделать исследователи? В новой работе тетрагидроксоборат натрия (NaB(OH)₄), который является основным продуктом реакции гидролиза NaBH₄ при относительно небольшом избытке воды, изучался в реакции с борогидридом натрия в присутствии катализатора и без него. Было обнаружено, что смеси, состоящие из NaB(OH)₄ и NaBH₄, начинают плавиться при 70°C с образованием жидкой фазы без разрушения близкого координационного окружения обоих типов атомов бора. При добавлении в смеси катализатора на основе кобальта наблюдается значительное выделение водорода. Конечными продуктами являются водород и аморфные бораты с общим составом, близким к [NaBO₂·0,75H₂O]. В результате выход водорода увеличился на 13% по массе и достиг 8,3% по абсолютной величине, что делает такой процесс интересным уже с практической точки зрения.