В Университете ИТМО спроектировали новый тип реакторов для более быстрого и простого производства зеленого водорода — того, что получают из воды методом электролиза за счет энергии солнца, ветра и гидроэлектростанций. Новый способ ускоряет электролиз в шесть раз. При этом потребление энергии на него сокращается на 15%.
Специалисты постарались устранить главный недостаток производства зеленого водорода — уменьшить затраты энергии, нужной на электролиз. Для этого они улучшили стандартный реактор для электролиза воды, оснастив его магнитами. Также на электроды нанесли наночастицы, состоящие из железа и кобальта (FeCo), — они сыграли роль катализатора. За счет этого вода под действием электрического тока стала расщепляться на водород и кислород быстрее.
Комбинация магнитного и электрического полей заставила жидкость самостоятельно перемешиваться, создавая «вихрь» внутри реактора. Так реактор заработал быстрее: электроды получили постоянный приток свежей воды, а пузырьки кислорода и водорода начали ускоренно подниматься. Новый подход позволил отказаться от механического перемешивания воды, на что тоже тратится энергия.
Катализаторы изготовлены из распространенных реагентов. Постоянные магниты также весьма недорогие материалы, учитывая их срок службы в десятки лет. Единственное «но» новой технологии — использование неодима в составе магнитов, месторождения которого немногочисленны и распространены неравномерно.
Илья Шабалкин
Аспирант, младший научный сотрудник Передовой инженерной школы Университета ИТМО
Эксперименты на прототипе реактора показали, что за счет катализатора и магнитов электролиз ускорился в шесть раз. Энергопотребление тоже снизилось: на производство одного килограмма водорода ушло 48,8 киловатт-часа электроэнергии, а не 57,3, как ранее. Для тестов химики синтезировали наночастицы и напечатали полимерные детали для корпуса реактора на 3D-принтере.
Разработчики ищут промышленных партнеров, готовых протестировать реактор на реальном производстве.
Оригинал статьи и другие материалы об энергетике читайте на сайте журнала «Энергия+».