Россияне ускорили добычу «зеленого» водорода в шесть раз
Инженеры из ИТМО создали новый реактор, способный производить экологичный водород в шесть раз оперативнее существующих моделей и потребляющий на 15% меньше электроэнергии. Для достижения такого результата ученые оснастили устройство магнитами и покрыли электроды железокобальтовыми наночастицами, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Принцип функционирования нового реактора аналогичен классическому варианту. В емкость заливается раствор щелочи, куда погружаются два электрода, подключаемые к источнику напряжения. Электричество обеспечивает замыкание цепи в растворе, вследствие чего молекулы воды подвергаются распаду на молекулы водорода и кислорода. Водород образуется на отрицательно заряженном электроде — катоде, тогда как кислород выделяется на положительно заряженном — аноде.
По словам экспертов, использование магнитов и магнитных наночастиц позволяет добиться возникновения двух важных явлений: спиновая поляризация и гидродинамический эффект. Наночастицы оказывают влияние на электронное состояние промежуточных компонентов воды, ускоряя и улучшая процессы реакций. Благодаря этому существенно сокращается расход энергии, необходимой для активации этих процессов. В традиционных реакторах такие явления также имеют место, но они происходят менее эффективно и лишь благодаря воздействию электрического тока.
Совместное воздействие магнитного поля и электричества вызывает дополнительные гидродинамические эффекты, приводящие к самоорганизующемуся перемешиванию молекул раствора силами Лоренца и Кельвина. В классических устройствах эта задача решается вручную. Такие меры необходимы для повышения интенсивности отделения продуктов реакции и доставки реагентов к поверхности электродов.
Ученые провели эксперименты на лабораторном полупромышленном образце реактора, разработанном в стенах ИТМО. Они самостоятельно синтезировали необходимые наночастицы и изготовили полимерные элементы конструкции реактора методом 3D-печати, выбирая наиболее оптимальную конструкцию. Устройство готово перейти к стадии масштабирования производства. Следующим этапом станет поиск партнеров из промышленности и проведение испытаний оборудования на реальных предприятиях.
Ранее российские ученые придумали инновационную ткань с защитой от токсинов для пожарных.
