Учёные Сколтеха создали устойчивый катализатор для получения водорода из мочевины

Исследователи Сколковского института науки и технологий (Сколтех) разработали новый катализатор на основе никеля и углеродных нанотрубок, который позволяет эффективно получать водород при окислении мочевины. Работа опубликована в журнале Small и выполнена при поддержке Российского научного фонда.

Созданный материал представляет собой никелевые нанопровода, заключённые в однослойные углеродные нанотрубки, предварительно обработанные азотной плазмой. Такая структура обеспечивает катализатору одновременно высокую активность и исключительную стабильность, что особенно важно для работы в промышленных электролизёрах.

Водород и утилизация сточных вод

Как пояснила автор исследования Айгуль Вильданова, водород сегодня рассматривается как одно из ключевых направлений перехода к экологически чистой энергетике. Метод получения водорода через электрохимическое окисление мочевины выделяется тем, что требует минимальных энергозатрат и одновременно способствует очистке сточных вод.

Использование никелевых катализаторов вместо дорогих благородных металлов делает технологию более доступной. Однако никель подвержен разрушению в агрессивной среде, и именно это ограничивало его применение.

Прорыв в защите катализаторов

По словам старшего преподавателя Центра фотоники и фотонных технологий Фёдора Федорова, ключевая инновация заключается в том, что углеродные нанотрубки защищают никелевые нанопровода от коррозии, не снижая каталитической активности. Обработка азотной плазмой создаёт микроскопические дефекты, через которые атомы никеля проникают внутрь структуры и образуют активные центры катализа.

Научный руководитель проекта профессор Альберт Насибулин уточнил, что именно сочетание наноструктур и плазменной модификации позволило добиться высокой эффективности и стабильности работы материала.

Испытания и результаты

В лабораторных условиях катализатор показал выдающиеся результаты:

• активность в пересчёте на массу превзошла традиционные никелевые катализаторы;

• после 1000 циклов работы активность снизилась менее чем на 2%, что подтверждает его долговечность.

Перспективы применения

Разработка открывает путь к созданию экономичных систем генерации водорода, совмещающих производство экологически чистого топлива и переработку органических отходов.

Сколтех продолжает активно развивать исследования в области энергоэффективных технологий и перспективных материалов, делая вклад в формирование устойчивой водородной экономики.