Ученые ЮФУ научились синтезировать высокоэффективные электрокатализаторы из жмыха сахарного тростника для получения чистой энергии

Коллективом Научно-исследовательской лаборатории технологии функциональных наноматериалов Института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета проведены исследования по созданию нового типа материалов.

Работа выполнена ведущим исследователем, постдоком из Индии Раджатсингом Калусулингамом под руководством ведущего научного сотрудника ЮФУ Татьяны Мясоедовой в рамках программы «Приоритет 2030» (нацпроект «Наука и университеты»).

«Исследование направлено на поиск экономически эффективных и масштабируемых процессов производства чистой энергии путем разработки эффективных электрокатализаторов для расщепления воды. Традиционные катализаторы, изготовленные из драгоценных металлов, таких как платина и иридий, дороги и не подходят для крупномасштабного применения», – рассказала Татьяна Мясоедова.

Целью исследования является создание нового типа материала из отходов сахарного тростника (жмыха). Он может быть использован в качестве катализатора в реакциях расщепления воды для получения водорода и кислорода, которые являются экологически чистыми источниками энергии. Этот материал, содержащий наночастицы кобальта, внедренные в углерод, легированный азотом, не только эффективен, но и более доступен по цене, чем традиционные катализаторы на основе драгоценных металлов.

Недрагоценные металлы, такие как кобальт, гораздо более распространены и дешевле по сравнению с драгоценными. Их использование делает производственный процесс более доступным и практичным для крупномасштабного производства экологически чистой энергии, что имеет решающее значение для обеспечения широкого доступа к возобновляемым источникам энергии, например, водорода.

Дешевизной объясняется и выбор сахарного тростника. Его жмых представляет собой отходы сахарной промышленности, что делает его недорогостоящим источником углерода. Использование этих отходов позволяет найти способ их переработки, снизить затраты на производство катализатора, что соответствует целям устойчивого развития.

«Разработанный нами метод не уникален, поскольку другие исследования также были сосредоточены на создании электрокатализаторов на основе углерода. Однако метод, использованный в данном исследовании, позволяет создать катализатор с лучшими характеристиками в реакциях расщепления воды по сравнению с другими катализаторами на основе кобальта и углерода на подложке, а также изготовленными из драгоценных металлов», – добавила Татьяна Мясоедова.

Сейчас учёными ЮФУ проведена фундаментальная часть исследования, коллектив продолжает работу. Не стоит полагать, что результаты, полученные в Южном федеральном университете, будут применимы лишь в узких научных направлениях. Дальнейшие работы в этой области необходимы для повышения производительности и масштабируемости катализаторов, изучения новых материалов и, возможно, разработки новых приложений для производства экологически чистой энергии.

Результаты могут быть применены в области возобновляемых источников энергии, в частности, при производстве водородного топлива путем электролиза воды. Водородное топливо – это экологически чистый источник энергии, который может питать транспортные средства, промышленные предприятия и даже вырабатывать электроэнергию. Делая производство водорода более доступным, исследование способствует более широкому внедрению технологий получения чистой энергии.

Результаты исследования изложены и опубликованы в научном журнале Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects.