Ученые Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, НИЦ Курчатовский институт, Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра РАН и Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина разработали моноатомный электрокатализатор реакции выделения водорода (РВВ) 2Н+/Н2 на основе рутения.
Уникальные свойства и экономический эффект
Особая трехмерная структура позволяет катализатору формировать стабильные монослои на поверхности важных углеродных материалов. Это открытие делает процессы и устройства с высокочистым водородом экономически эффективнее, сокращая расход редкого платинового металла в разы.
Водородная энергетика: потенциал и вызовы
Водородная энергетика предлагает ключевую альтернативу углеродному сырью, снижая выбросы парниковых газов благодаря использованию высокочистого водорода из воды или растворов. Хотя водород считается зеленым топливом и важным реагентом, его производство остается дорогим. Существенное уменьшение расхода платиновых металлов в электролизерах, топливных элементах и компрессорах сделает эти технологии доступнее.
Рутений: российский металл для прорыва
Комплексы рутения со строго заданными свойствами являются перспективными моноатомными электрокатализаторами. Этот металл платиновой группы, открытый в России в 1844 году профессором Карлом Клаусом, теперь дает новые возможности. Инновационные моноатомные катализаторы на его основе могут заменить традиционную платину в важной реакции выделения водорода.
Создание эффективных катализаторов
Исследователи из Москвы и Казани создали первые высокоэффективные моноатомные рутениевые электрокатализаторы для получения чистого водорода из воды и растворов. Метод основан на послесинтетической модификации хлорсодержащих комплексов рутения. Один из комплексов был специально адаптирован для сильной физической адсорбции на углеродных материалах. Электрохимические исследования подтвердили: полученный гибридный материал с иммобилизованным монослоем рутения эффективно катализирует получение водорода.
Преимущества новой технологии
Молекулярный дизайн рутениевого катализатора и успешное создание гибридных материалов на его основе, использующих монослойную адсорбцию вместо платиновых нанопорошков, значительно улучшают качество углеродных катодов. Это позволяет многократно снизить расход платиновых металлов в генераторах высокочистого водорода.
Финансовая поддержка
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России (номер 075-15-2025-584) в рамках программы Научного центра мирового уровня Центр рационального использования редкометального сырья.
