«Зеленый» водород — одно из ключевых решений для перехода к углеродной нейтральности. Его производство требует не только экологически чистых источников энергии, но и эффективных катализаторов. Совместные исследования Томского политехнического университета (ТПУ) и китайских ученых открыли новый этап в этой области, предложив инновационный метод модификации дисульфида молибдена. В этой статье вы узнаете, как световые технологии и международное сотрудничество способны снизить затраты на создание экологичного топлива будущего.
Почему «зеленый» водород стал приоритетом для науки и промышленности
«Зеленый» водород, получаемый методом электролиза воды с использованием возобновляемых источников энергии, рассматривается как главная альтернатива ископаемому топливу. Однако его массовое производство сдерживается высокой стоимостью катализаторов, таких как платина. Ученые активно ищут доступные материалы, способные ускорить реакцию расщепления воды с минимальными энергозатратами.
Дисульфид молибдена (MoS₂) — природный минерал, который привлек внимание исследователей благодаря своей стабильности, низкой цене и распространенности. Несмотря на потенциал, его каталитическая активность долгое время оставалась недостаточной для промышленного применения.
Прорывная технология ТПУ и китайских ученых: свет вместо дорогостоящих методов
Коллектив ученых из Томского политеха, Института технологии материалов Нинбо и Шанхайского института керамики предложил революционный подход. Они разработали метод активации дисульфида молибдена с помощью видимого света и раствора ионов железа. Эта технология не только дешевле традиционных, но и экологичнее, так как может использовать солнечный свет.
Как это работает:
- Световая энергия стимулирует образование дефектов в структуре MoS₂.
- Ионы железа создают гибридные наноструктуры, повышающие электропроводность материала.
- В результате катализатор требует на 20% меньше энергии для производства того же объема водорода.
По словам профессора Рауля Родригеса из ТПУ, ключевой задачей был поиск «зеленого» и экономичного решения. «Наш метод исключает токсичные реагенты и сложное оборудование, что критически важно для масштабирования», — подчеркнул ученый.
Преимущества новой разработки для энергетики и транспорта
- Снижение себестоимости. Замена платины на модифицированный MoS₂ сократит расходы на катализаторы в 5–10 раз.
- Энергоэффективность. Уменьшение энергопотребления на 20% делает процесс более устойчивым.
- Экологичность. Использование солнечного света вместо ископаемых источников соответствует принципам «зеленой» химии.
- Доступность сырья. Молибденит, основной компонент катализатора, добывается в России и других странах.
Эти факторы открывают путь для создания компактных установок электролиза, которые могут использоваться на заправочных станциях для водородных автомобилей или в промышленных комплексах.
Международное сотрудничество как драйвер инноваций
Совместный проект ТПУ и китайских научных центров демонстрирует важность глобального взаимодействия в решении климатических проблем. Интеграция экспертизы в области материаловедения, фотохимии и инжиниринга позволила ускорить разработку. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в авторитетном журнале Nanoscale.
Перспективы внедрения технологии в реальный сектор
Ученые прогнозируют, что коммерциализация метода займет 5–7 лет. Следующим шагом станет тестирование катализатора в промышленных электролизерах и адаптация технологии для разных климатических условий. Успех проекта может укрепить позиции России на рынке водородной энергетики, который, по оценкам BloombergNEF, к 2050 году достигнет $2,5 трлн.
