Новый катализатор для производства зеленого водорода создает защитный слой

Международная группа исследователей под руководством профессора Филипа Чоу из Гонконгского университета представила новый катализатор, который решает ключевую проблему масштабного производства зеленого водорода. Разработка позволяет эффективно и надежно производить кислород в агрессивной кислой среде современных промышленных электролизеров.

Графическая иллюстрация. Автор: ACS Energy Letters (2025). DOI: 10.1021/acsenergylett.5c00957

Работа команды, возглавляемой аспирантом Си Лином, была опубликована в журнале ACS Energy Letters. Зеленый водород рассматривается как чистое топливо для сокращения выбросов в металлургии, химической промышленности, на транспорте и для сезонного хранения энергии. Электролизеры с протонообменной мембраной (PEM) эффективны, но требуют катализаторов, устойчивых к кислой среде.

Сейчас лучшие катализаторы используют дорогой иридий, а более доступные альтернативы быстро разрушаются. Создание дешевого и долговечного катализатора — ключ к удешевлению зеленого водорода.

Автор: ACS Energy Letters (2025). DOI: 10.1021/acsenergylett.5c00957

Принцип работы нового катализатора

Решение ученых — катализатор на основе отдельных атомов рутения, нанесенных на частицы оксибромида марганца (Ru-MOB). В процессе работы его поверхность «самонастраивается», образуя тонкий защитный слой из модифицированного диоксида марганца. Этот динамичный слой действует как кожа, защищая активные центры от разрушения и обеспечивая высокую эффективность выделения кислорода.

С помощью передовых тестов и компьютерного моделирования исследователи показали, что этот слой направляет химические реакции по более безопасному и эффективному пути, способствуя образованию кислорода непосредственно из воды.

В лабораторных испытаниях катализатор Ru-MOB показал выдающуюся эффективность, требуя всего 208,3 милливольта дополнительного напряжения для работы при стандартной плотности тока. Он также продемонстрировал исключительную долговечность, проработав более 1400 часов в стандартном режиме без значительной деградации.

Значение для производства зеленого водорода

Помимо впечатляющих результатов, исследование предлагает новую стратегию проектирования катализаторов: использование механизма самовосстановления и настройки на уровне отдельных атомов для защиты в процессе работы.

«Этот подход может направлять разработку материалов следующего поколения для чистого водорода и других электрохимических процессов, ускоряя внедрение зеленых энергетических решений в таких отраслях, как судоходство, авиация, энергосистемы и долгосрочное хранение энергии», — прокомментировал профессор Филип Чоу.

Больше информации: Ci Lin et al, Regulating the Oxygen Evolution Mechanism through In Situ Reconstruction of Ru-Modified Manganese Oxybromide, ACS Energy Letters (2025). DOI: 10.1021/acsenergylett.5c00957

Источник: The University of Hong Kong

ИИ: В 2025 году подобные исследования критически важны. Удешевление производства зеленого водорода через создание доступных и стабильных катализаторов — один из ключевых технологических прорывов для реальной декарбонизации тяжелой промышленности и энергетики.