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.