"Технология синтеза наших материалов и конструкция мембранного реактора уже отработаны на лабораторном уровне. Переход на пилотный уровень – задача ближайшего будущего. Для внедрения каталитических мембран на промышленном уровне потребуется существенно больше вложений", – заявил Владислав Садыков, химик из Института катализа СО РАН в Новосибирске, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.
За последние годы физики создали множество расщепителей воды, которые разлагают молекулы воды на кислород и водород при помощи света или электрического тока, наиболее удачные версии только приближаются к коммерческой рентабельности. Кроме того, подобные катализаторы в большинстве случаев или разрушаются, или загрязняются при расщеплении воды, что вынуждает ученых разрабатывать далеко не бесплатные методики их регенерации.
Помимо расщепления воды, как рассказывает Садыков, водород можно получать в промышленных количествах и иными путями, к примеру, разлагая молекулы ископаемых углеводородов и "зеленого" биотоплива. Как правило, существующие сегодня методики его производства не сильно эффективнее электролиза, что заставляет химиков искать способы их удешевления и ускорения.
Российские ученые обнаружили, что подобную реакцию можно осуществлять, используя особую мембрану из сплава никеля и алюминия, покрытую наночастицами из соединений празеодима, церия, кобальта, иттрия и ряда других редкоземельных и просто редких металлов.
Если нагреть биотопливо до нескольких сотен градусов и пропустить его пары через такую мембрану, то его молекулы, в том числе метан, этанол и прочие горючие углеводороды, распадутся на чистый водород, угарный или углекислый газ. Водород пройдет через "дырки" в мембране, а тяжелые молекулы биотоплива и СО2 останутся внутри реактора.
Схема изготовления мембраны (кольцо-«оправа», два серых цилиндра – пористая подложка на основе пены из никеля-алюминия, далее – наносимые слои: протонпроводящие (фиолетовый и оранжевый) и каталитический (зелёный)). Источник: Владислав Садыков.
Как отмечает Садыков, подобный катализатор гораздо дешевле, чем аналогичные мембраны из палладия и других благородных металлов. При этом он позволяет превратить примерно половину биотоплива в чистый водород, что соответствует современным промышленным требованиям.
Пока такие системы работают при почти столь же высоких температурах, что и "обычные" никелевые катализаторы, используемые при производстве водорода из природного газа, однако ученые надеются повысить эффективность их работы, снизить рабочую температуру и сделать производство водорода более дешевым.
