Предложен способ эффективного извлечения водорода из муравьиной кислоты

Российские ученые выяснили, как можно ускорить процесс получения водорода из муравьиной кислоты. Это позволит приблизить время, когда экологически чистый водород начнут активно использовать в качестве топлива для выработки электроэнергии. Работа исследователей опубликована в журнале Energies.

В современном мире для получения топлива используют невозобновляемые ресурсы, такие как уголь или нефть. Однако это приводит к загрязнению окружающей среды и увеличению выбросов углекислого газа в атмосферу, что считается одной из причин глобального потепления и связанных с ним проблем. Кроме того, запасы этих ресурсов иссякают. Поэтому с каждым годом растет интерес к возобновляемым источникам водорода, таким как растительное сырье (биомасса) и вода.

Водород может использоваться для получения электроэнергии, но препятствием на пути его промышленного применения являются вопросы хранения и транспортировки. Ученые разрабатывают разные решения этой проблемы, например хранение в виде водородсодержащих органических соединений, из которых при необходимости можно извлечь водород. Особенное внимание исследователей вызывает муравьиная кислота. Она стабильна, плохо горит, относительно малотоксична и при этом содержит достаточно много водорода. Кроме того, очень важно, что ее можно получать из возобновляемого растительного сырья.

Катализаторы для извлечения водорода из муравьиной кислоты обычно состоят из углеродного носителя и небольшого (менее 1% от общей массы) количества наночастиц активного металла. Среди них наиболее перспективным считается палладий. Предыдущие работы показали, что атомы азота, внедренные на поверхность углеродного носителя, могут увеличить активность палладия в реакции получения водорода из муравьиной кислоты.

В новом исследовании ученые, поддержанные грантом Российского научного фонда, обработали графитоподобный углерод такими азотсодержащими веществами, как меламин, фенантролин и бипиридин. Затем эти соединения нагревали до температуры 400 °C. После добавления палладия к полученным носителям исследователи изучали, насколько эффективен каждый из образцов в реакции превращения муравьиной кислоты в водород.

Оказалось, что использование меламина приводило к получению наиболее эффективных катализаторов. Нанесенный палладий взаимодействовал с муравьиной кислотой, и водород получался примерно в четыре раза быстрее, чем с таким же количеством этого металла на углеродном носителе без азота или на носителе, обработанном фенантролином или бипиридином. Ученые попытались выяснить, чем объясняется такая эффективность меламина. Они обнаружили, что при соединении с ним углерода образуются поверхностные атомы азота, которые взаимодействуют с наночастицами палладия. При этом свойства палладия изменяются. Он становится электронодефицитным и из-за этого легче взаимодействует с кислотой.

«В работе предложен простой способ введения азота в углеродный носитель. Каталитические системы на основе палладия, углерода и азота позволяют эффективней получать водород из муравьиной кислоты, и в будущем их можно будет использовать для развития промышленных технологий получения водорода», — резюмировал один из исследователей, сотрудник лаборатории каталитических методов преобразования солнечной энергии Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН Дмитрий Булушев.

Материал подготовлен при поддержке Фонда президентских грантов.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.