Ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) открыли новый катализатор для получения топлива из воды. В результате исследования на стыке экологии и материаловедения ученые получили гексаферрит, который демонстрирует высокую эффективность в качестве электрокатализатора выделения кислорода.

Каждое транспортное средство, будь то автомобиль, ракета или самолет, во время движения оставляет углеродный след. Это совокупность всех выбросов газов, негативно влияющих на экологию и климат. Поэтому ученые с каждым годом активнее рассматривают в качестве экологически чистого топлива воду. Водород и кислород, получаемые в результате разложения, можно использовать в разных сферах.

Чтобы разложение воды на химические элементы прошло успешно, используется электрический ток. Именно под его действием в кислой среде выделяется водород, а в щелочной – кислород. Эффективность процесса зависит от электрокатализаторов.

Ученые Южно-Уральского государственного университета проверили, как проявляют себя в роли вещества, ускоряющего реакцию, гексаферриты бария.

Соединения оксида железа выбрали, потому что научное сообщество старается отойти от использования дорогих платиновых металлов. К ним относится, например, иридий – его диоксид является эталоном сравнения для катализаторов электролиза воды. В рамках исследования протестировали активность целой линейки гексаферритов бария, такая работа была проведена впервые.

– Ставки делались в первую очередь на гексаферриты, допированные никелем, – говорит доктор химических наук, старший научный сотрудник лаборатории кристаллохимического дизайна функциональных материалов НИИ «Перспективные материалы и ресурсосберегающие технологии» ЮУрГУ Павел Абрамов. – Однако они оказались выигрышными только с термодинамической точки зрения. Неожиданностью стала высокая кинетическая активность титансодержащего гексаферрита, связанная с высокой подвижностью носителей заряда внутри материала. Приложив чуть больше энергии к таким материалам, мы значительно выигрываем в количестве полученного кислорода.

Ученые ЮУрГУ в рамках комплексного исследования синтезировали ряд ферритов, которые затем проходили испытание. Коллеги из Института неорганической химии Сибирского отделения РАН (ИНХ СО РАН) изучали электрохимические свойства и состав комплексов. Также в работе участвовали представители Научно-практического центра Национальной академии наук Беларуси (НПЦ НАН).

По результатам исследования был сделан вывод, что титаносодержащие гексаферриты могут использоваться в составе топливных элементов для получения из воды кислорода.

Работа ведется в рамках проекта, поддержанного Российским фондом фундаментальных исследований. Руководит проектом Денис Винник, доктор химических наук, заведующий кафедрой «материаловедение и физико-химия материалов», директор НИИ «Перспективные материалы и ресурсосберегающие технологии» ЮУрГУ. Следующим шагом станут исследования по скринингу электрохимической активности сложных замещённых ферритов, изучение их фотоактивности и фотостабильности.

Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Chemistry and Physics (Q2).



По материалам газеты «Вечерний Челябинск». Автор Олег Синицын