Новый метод производства водорода с использованием наночастиц фосфида никеля

Дешевые и чистые энергетические технологии могут стать реальностью благодаря новому открытию. Члены исследовательской команды, возглавляемой Raymond Schaak, профессором химии из Университета Штата Пенсильвания (Penn State University (PSU)), обнаружили, что важная химическая реакция, в процессе которой генерируется водород из воды, эффективно срабатывает или катализируется при участии наночастиц никеля и фосфора – двух недорогих и изобильных химических элементов.

Производство водорода из воды – процесс важный для многих энергетических технологий, включая топливные элементы и солнечные панели. «Вода – идеальное топливо из-за своей дешевизны и изобильности, но мы должны уметь извлекать из нее водород», говорит Raymond Schaak. Водород имеет высокую энергетическую плотность и хорошо сберегает энергию, но в тоже время сам требует энергию для производства. Чтобы сделать процесс создания водорода практичным, ученые давно исследовали возможности инициализации химических реакций при помощи платины, но из-за ее дороговизны и редкости команда PSU искала альтернативные элементы. «Были некоторые прогнозы о том, что фосфид никеля может быть хорошим кандидатом и к этому времени мы уже несколько лет работали с этим составом», говорит Schaak. «Оказалось, что наночастицы фосфида никеля действительно активны в производстве водорода и сравнимы с лучшими известными альтернативами платины».

Для создания наночастиц фосфида никеля члены команды начали работу с доступными солями металлов. Ученые растворили эти соли, добавили другие химические элементы и нагрели раствор, чтобы позволить наночастицам сформироваться. Исследователи сумели создать квазисферические наночастицы – не идеальные сферы, имеющие плоские и открытые края. «Малый размер наночастиц обеспечивает значительную площадь поверхности, а наличие открытых краев означает, что большое число сторон доступно для катализа химических реакций и производства водорода», объясняет Schaak.

Следующим шагов в этом исследовании стало тестирование продуктивности наночастиц в Калифорнийском Технологическом Институте (California Institute of Technology). Во время тестов наночастицы были помещены на лист титановой фольги с погружением этого листа в раствор серной кислоты. Далее к образцу приложили напряжение и измерили производимый ток. Оказалось, что во время теста химические реакции проходили с большим показателем эффективности, чем ожидалось.

«Технологии наночастиц уже начали открывать путь к дешевой и чистой энергии», говорит Schaak. «Нашей сегодняшней целью является дальнейшее улучшение продуктивности этих наночастиц и изучение их функций. Также наша команда верит, что успех с фосфидом никеля может стать первым шагом в открытии новых катализаторов из дешевых и изобильных химических элементов».