Ученые разработали катализатор, повышающий безопасность производства «зеленого» водорода

Ученые из Национальной лаборатория им. Лоуренса Беркли и Калифорнийского университета в Ирвайне разработали новый катализатор, который значительно повышает безопасность производства «зеленого» водорода методом щелочного электролиза воды. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Energy.

Водород рассматривается как один из ключевых энергоносителей низкоуглеродной экономики. При использовании в качестве топлива он не образует углекислый газ, а единственным продуктом реакции становится водяной пар. Наиболее распространенным способом получения экологически чистого водорода остается электролиз воды с использованием электроэнергии из возобновляемых источников.

Одной из наиболее перспективных технологий считаются жидкостные щелочные электролизеры. Во время их работы вода разделяется на водород и кислород, однако часть водорода способна проникать через разделительную мембрану в отсек, где образуется кислород. Такое смешение газов увеличивает риск образования взрывоопасных смесей.

Авторы выяснили, что интенсивность утечки зависит от конструкции катода. Наибольшее проникновение водорода наблюдалось при использовании платиновых катодов, которые создают высокую концентрацию растворенного водорода вблизи разделительной мембраны.

На основе полученных данных ученые разработали специальный газорекомбинационный катализатор (Gas Recombination Catalyst, GRC). Его задача заключается в том, чтобы еще внутри электролизера превращать проникший через мембрану водород обратно в воду до того, как он успеет накопиться вместе с кислородом.

Испытания показали, что применение нового катализатора позволило снизить проникновение водорода через мембрану на 95%, при этом производительность электролизера не изменилась. В ходе эксперимента технология успешно работала более 1000 часов в непрерывном режиме.

По мнению авторов, технология открывает возможность создавать более безопасные и эффективные установки для промышленного производства «зеленого» водорода без необходимости снижать производительность оборудования.

Разработчики считают, что полученные результаты могут ускорить развитие водородной энергетики, особенно в таких секторах, как тяжелый транспорт, авиация, железнодорожные перевозки и энергоемкая промышленность, где водород рассматривается в качестве одного из основных инструментов декарбонизации.