Новосибирские ученые разработали нанокомпозиты для водородной энергетики

Ученые Института катализа СО РАН разработали нанокомпозитные катализаторы с высокой подвижностью кислорода на основе искусственных минералов со структурой флюорита, перовскита и шпинели.

— Созданные трехслойные нанокомпозиты работают как мембрана. Верхний слой — газоплотный, он пропускает только избранные газы, например, кислород. Нижний слой — газопроницаемый, который проводит любые газы за счет крупнопористой структуры. Промежуточный слой соединяет верхний и нижний, — поясняет старший научный сотрудник отдела гетерогенного катализа Института катализа СО РАН Михаил Симонов.

Мембраны могут использоваться как отдельно, так и в твердооксидных топливных элементах (ТОТЭ). Это устройства для прямого преобразования химической энергии в электрическую с высоким КПД до 60%, и содержат в себе катод, анод и мембрану между ними.

В качестве топлива для ТОТЭ проще всего использовать водород. В основном в промышленности он производится из метана. Это сложный и многостадийный процесс, который можно значительно упростить с применением мембранных реакторов.

— Суть мембранного реактора состоит в том, что в одном пространстве располагается и каталитический реактор, и протонпроводящая мембрана. Метан с водяным паром подаётся на катализатор, превращается в синтез-газ, который очищается от примесей на мембране до чистого водорода. Этот водород затем можно использовать как энергоноситель для ТОТЭ, — говорит ученый.

Преимущество созданных в Институте катализа мембран — более низкая цена по сравнению с аналогами. Традиционно протонпроводящие мембраны представляют собой пленку из палладия. Разработанные нанокомпозиты значительно дешевле палладиевых, но не уступают им в проводимости водорода в единицу времени.

По словам Михаила Симонова, в мире постоянно ищут новые материалы для ТОТЭ. Цель поисков — снизить температуру работы элементов, так как чем ниже температура, тем дольше срок службы, а значит и стоимость. Материалы, которые разработали в Институте катализа, прошли пилотные испытания за границей и доказали свою перспективность.

Ранее редакция сообщала о том, что 22 научные организации Новосибирской области получат более 2 млрд рублей по грантам.