Учёные из Института физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН и Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН разработали методику получения электроэнергии за счёт окисления водорода в безвоздушной среде. Об этом RT сообщили в пресс-службе РНФ. Исследование поддержано грантом РНФ. Результаты опубликованы в журнале Molecules.исследования.
Вместо кислорода, который обычно водородные установки берут из воздуха, химики применили кислородсодержащие соединения хлора. Новая технология позволяет генерировать электричество из водорода даже там, где нет воздуха: в космосе, под водой, в шахтах. Это серьёзно расширяет возможности применения экологически чистого водородного топлива.
Авторы работы напоминают, что во время сгорания топлива происходит реакция окисления с участием атомов кислорода. Как правило, он поступает из воздуха. Однако человек давно освоил и безвоздушные среды, такие как космос или подводный мир. Используемая в таких условиях аппаратура тоже нуждается в энергии.
Чтобы решить эту задачу, учёные предложили использовать вместо атмосферного кислорода соединения хлора — хлорат-анионы, которые можно хранить на космическом корабле или подводном аппарате в виде концентрированного раствора. Вещество и молекулярный водород вступают в окислительно-восстановительные реакции на электродах электрохимической ячейки, что позволяет получать электроэнергию.
Единственный побочный продукт такой реакции — обычная поваренная соль.
Как отмечают авторы работы, главной трудностью было заставить соединения хлора вступить в реакцию восстановления. Обычно это вещество не реагирует даже в присутствии специальных катализаторов.
Учёные нашли решение проблемы. Оказалось, что для запуска реакции достаточно небольшого импульса тока. Далее она способна поддерживать себя самостоятельно. Выделяющийся во время взаимодействия диоксид хлора дополнительно подстёгивает интенсивность реакции. В результате генерация тока нарастает уже без внешних стимулов. Учёным удалось подобрать такие условия, в которых этот самоподдерживающийся процесс идёт интенсивнее всего.
По словам специалистов, в большинстве экспериментов химическая энергия преобразовывалась в электричество с эффективностью от 40 до 50%. В дальнейшем авторы работы рассчитывают найти способы повысить эффективность нового способа получения электроэнергии.
«Мы продемонстрировали возможность использования химической энергии газообразного водорода для генерации электричества без участия атмосферного кислорода. Вместо него окислителем выступают достаточно дешёвые и доступные вещества (хлораты металлов в виде водного раствора), ранее считавшиеся непригодными для химических источников тока по причине низкой электрохимической активности», — подытожил руководитель проекта РНФ — доктор физико-математических наук заведующий лабораторией ИФХЭ РАН Михаил Воротынцев.