Международная группа исследователей из Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) разработала технологию производства чистого водорода, используя микроволновое излучение. Результаты исследования, опубликованные в журнале Journal of Materials Chemistry A, открывают новые перспективы в области устойчивой энергетики.
В условиях глобального перехода от ископаемого топлива к экологически чистым источникам энергии чистый водород считается одним из наиболее перспективных вариантов из-за нулевых выбросов углерода. Однако существующие методы производства водорода сталкиваются с серьёзными ограничениями. Традиционные термохимические методы, основанные на окислительно-восстановительных реакциях оксидов металлов, требуют чрезвычайно высоких температур – до 1500°C. Такие методы не только энергоёмки и дороги, но и сложны для масштабирования.
Команда POSTECH обратилась к знакомому, но недостаточно используемому источнику энергии – микроволновому излучению, аналогичному тому, что применяется в бытовых микроволновых печах. Исследователи продемонстрировали, что микроволновая энергия может снизить температуру восстановления оксида церия, легированного гадолинием (CeO2) – эталонного материала для производства водорода – до уровня ниже 600°C, что на 60% ниже традиционных показателей. Примечательно, что микроволновая энергия заменила 75% тепловой энергии, необходимой для реакции.
Важным достижением стало также создание «кислородных вакансий» – дефектов в структуре материала, необходимых для расщепления воды на водород. Если традиционные методы требуют несколько часов при экстремально высоких температурах, то команда POSTECH достигла тех же результатов за считанные минуты при температуре ниже 600°C. Эффективность процесса была подтверждена термодинамической моделью, которая помогла понять механизм микроволновой реакции.
«Это исследование может существенно повысить коммерческую жизнеспособность термохимических технологий производства водорода», – отметил профессор Хёнгю Джин. Профессор Гунсу Юн добавил, что преодоление ограничений существующих процессов стало возможным благодаря тесному междисциплинарному сотрудничеству исследовательской группы.