Химики открыли дверь для водородной энергетики
Химики придумали новый катализатор, который облегчит получение водорода из аммиака. Это поможет транспортировать водородное топливо на большие расстояния и облегчит распространение водородного траспорта
Аммиак (NH3) в последнее время привлекает большое внимание благодаря своей высокой плотности энергии и высокой водородной емкости. Эту молекулу можно разложить на азот и водород при помощи существующих катализаторов. Аммиак можно легко сжижать и транспортировать, а при необходимости преобразовть в водородное топливо. Однако получение водорода из аммиака — довольно медленная реакция, для осуществления которой требуется много энергии. Чтобы ускорить этот процесс, понизив его энергию активации, на производстве необходимы катализаторы.
Недавние исследования показали, что никель (Ni) является многообещающим катализатором для расщепления аммиака. Аммиак адсорбируется на поверхности Ni-катализаторов, после чего связи между азотом и водородом в молекуле разрываются и они выделяются в виде отдельных газов. Однако для получения хорошей конверсии аммиака с использованием Ni-катализатора часто необходимы очень высокие рабочие температуры.
Теперь химики разработали современный Ni-катализатор на основе имида кальция (CaNH), который может обеспечить хорошую конверсию аммиака при более низких рабочих температурах. Авторы разработки обнаружили, что наличие CaNH привело к образованию NH2-вакансий (VNH) на поверхности катализатора. Эти активные центры привели к улучшению каталитических характеристик Ni/CaNH при температурах реакции, которые были на 100°C ниже, чем те, которые необходимы для функционирования катализаторов на основе Ni. Исследователи также разработали вычислительные модели и провели изотопную маркировку, чтобы понять процессы, происходящие на поверхности катализатора.
Высокоактивный и долговечный катализатор Ni/CaNH может быть успешно применен для получения газообразного водорода из аммиака. Кроме того, понимание механизма катализа, полученное в результате этого исследования, может быть использовано для разработки катализаторов нового поколения.
Статья опубликована в журнале ACS Catalysis.
