Китайский катализатор для электролиза морской воды проработал более 7000 часов

Ученые считают водород одним из самых перспективных источников чистой энергии. При его сжигании образуется только вода, а сам газ можно получать из воды с помощью электролиза. Однако пресная вода — ресурс ограниченный, поэтому исследователи все чаще обращают внимание на морскую воду, которой на планете гораздо больше.

Прямой электролиз морской воды сталкивается с серьезной проблемой: хлорид-ионы вызывают коррозию электродов и быстро разрушают катализаторы. Обычно перед электролизом воду опресняют, что удорожает процесс. Китайские инженеры нашли способ обратить вредное воздействие в пользу.

Неожиданная роль хлорид-ионов

В статье, опубликованной в журнале Nature Communications, группа из Южно-Китайского технологического университета сообщила о создании катализатора NiFe-MOF-S. Он состоит из наночастиц дисульфида никеля (NiS₂), нанесенных на нанолисты металл-органического каркаса на основе никеля и железа (NiFe-MOF). Оказалось, что хлорид-ионы в малых количествах не только не мешают, но и запускают перестройку структуры катализатора, увеличивая его активность.

Рекордная стабильность

Испытания проводились в щелочной морской воде (с добавлением гидроксида калия). При плотности тока 500 мА/см² дополнительное напряжение составило всего 213 мВ — против 268 мВ в обычном растворе гидроксида калия. Катализатор непрерывно работал более 7000 часов при плотности тока 1 А/см², причем перенапряжение росло лишь на 1,4 мкВ в час. Для имитации промышленных условий ученые собрали электролизер с новым катализатором: он стабильно функционировал более 1500 часов.

Разработка открывает путь к более экономичному получению водорода из морской воды без предварительного опреснения. Если технология будет масштабирована, она способна существенно снизить стоимость «зеленого» водорода и ускорить переход к углеродно-нейтральной энергетике.