Экономичный способ получения водорода

По мнению многих ученых, в недалеком будущем топливо на основе водорода полностью заменит неэкологичный углеводородный аналог. В процессе сжигания Н2 в воздушной среде образуется лишь энергия и вода, никаких тебе побочных продуктов. Однако полный переход на водородное топливо невозможен из-за больших трудностей с получением, хранением и транспортировкой этого газа. Хотя водород есть везде, в чистом виде он в природе практически не встречается. Его нужно выделять из природного газа, из некоторых металлов методом сложных реакций, из воды, из аммиака, из органических соединений.

В отличие от природного газа, водород в чистом виде из естественных ресурсов невозможно добывать и паковать в герметичные емкости. Производство водорода из природного газа осуществляется методом парового риформинга метана. Конверсия метана не относится к экологичным процессам, поскольку сопровождается выделением очень токсичного побочного продукта — угарного газа.

Более экологичной является процедура выделения водорода из обычной воды. Водных ресурсов вполне достаточно для производства водорода в огромных количествах, причем для этой цели подходят и сточные воды. Но здесь требуется и большое количество электроэнергии, для которой необходимы нефть, уголь, природный газ. Энергия из этих продуктов получается путем их сжигания, что сопровождается вредными выбросами в атмосферу.

Исследователи из Австралии — страны, где много солнечной энергии, придумали способ производства водорода из воды в присутствии солнечного света и фотокатализатора. Такая технология не требует расхода электроэнергии. В этом исследовании ускорителем реакции выступил сульфид молибдена, который эффективно впитывает из воздуха водяной пар, и под воздействием солнечных лучей вода разлагается с выделением свободного водорода.

Добавив в катализатор порошкообразный диоксид титана, ученые получили уникальную краску, которая при нанесении на стекло, пластик и прочие непористые поверхности образует плотную пленку. При помощи этой пленки в условиях повышенной влажности атмосферы можно получать водород прямо из воздуха.

В качестве мембраны до сих пор широко используется нафион. Он, как и другие разновидности мембран, отличается коротким сроком службы при высокой цене. Кроме того, электролиз с применением мембран нуждается в определенных условиях, в частности нафион эффективен только в жидких средах с минимальной кислотностью и лишь с конкретными ускорителями реакций.

Добиться существенного удешевления электролиза воды позволило изобретение группы химиков из США под руководством директора лаборатории оптики EPF Деметри Псалтиса. Исследователи провели серию опытов с микроприбором, в котором электроды по отношению друг к другу находились на разном удалении.

Между ними с разной скоростью потока прогонялась вода. В процессе экспериментов ученым удалось определить расстояние, при котором ввода распадалась на О2 и Н2 без какой-либо мембраны.

Нестандартное поведение частиц объясняет известный эффект Сегре-Зильберберга, суть которого заключается в следующем: ионы воды при ее движении подвергаются воздействиям инерционной подъемной силы и силам вязкого сопротивления. Таким образом, появилась надежда, что в скором будущем потребность в дорогих и хрупких мембранах отпадет совсем. Если изобретение получится масштабировать до промышленного уровня, это в разы снизить цену на водород, произведенный методом электролиза воды.