Кактус помог получить дешёвый водород

Более 100 лет назад учёные обнаружили, как превращать воду в газообразный водород — крайне желанную экологически чистую энергию, которую прозвали «топливом будущего». Несмотря на этот прорыв, водород не закрепился в качестве доминирующего топлива. Расщепление воды с извлечением водорода оказалось дорогостоящим, а процесс преобразования — электролиз — остался несовершенным.


Но вот инженеры из Техасского университета в Эль-Пасо (UTEP) предложили недорогой вариант на основе никеля, который поможет расщеплять воду сравнительно дёшево и эффективно. Их привёл к открытию съедобный плодоносящий кактус опунция. Разработку описали в журнале Американского химического общества Applied Materials & Interfaces («Применяемые материалы и интерфейсы»).


— Рамана Чинталапалле, профессор машиностроения UTEP.

Электролиз — это процесс расщепления воды с помощью электричества и электрокатализатора, то есть материала, который ускоряет любую химическую реакцию. Современные технологии расщепления воды в значительной степени зависят от катализатора из платины. Однако платина дороже золота и оттого недоступна в больших масштабах. Был нужен выгодный катализатор, чтобы использовать водород могли повсюду, в странах с различным уровнем экономики.

Докторант в области наук об окружающей среде и инженерии Навид Аттарзаде впервые пригляделся к опунции, когда шёл в лабораторию Центра перспективных материалов UTEP. Научная группа как раз исследовала никель в качестве каталитической замены платины. Никель встречается в изобилии и в 1000 раз дешевле, однако не так быстро и эффективно расщепляет воду для добычи из неё водорода.

Итак, Навид Аттарзаде рассказал, что каждый день проходил мимо опунций. И постепенно начал связывать эти кактусы с проблемой катализатора. Привлекли внимание не только лопатки-стебли и плоды, но сама необычайно большая площадь поверхности. И тогда у Аттарзаде появилась идея разработать катализатор на основе никеля в форме опунции. Площадь поверхности может обеспечить большее количество электрохимических реакций, создавая больше водорода, чем обычно может никель.

Учёные быстро разработали невидимую человеческому глазу структуру в наномасштабе и провели испытания. Они неоднократно тестировали способность катализатора расщеплять воду и получили хорошие результаты. Рамана Чинталапалле добавил, что это фундаментальное открытие. Да, процесс нуждается в дальнейшей доработке, но шаг сделан в правильном направлении.

Профессор подчеркнул, что газообразный водород может трансформировать энергетические технологии без выбросов парниковых газов.