Американский химик Девиндер Махаджан
(Devinder Mahajan), работающий в Брукхейвенской национальной лаборатории США, получил патент на технологию производства
"чистого" водорода, предназначенного для использования в топливных элементах. Использование этой технологии позволит
преодолеть одно из наиболее серьезных препятствий на пути широкого применения топливных элементов, связанное с удлинением
срока действия катализатора реакции водорода с кислородом.
Топливные элементы, где происходит образование электрического тока при каталитической реакции окисления водорода,
в последнее время привлекают всё большее внимание ученых и инженеров. Топливные элементы уже становятся альтернативой
аккумуляторам в мобильных устройствах. Разработчики вплотную подошли к созданию поездов и автомобилей на топливных
элементах.
Одним из важных моментов применения топливных элементов является полное отсутствие вредных выхлопов, поскольку
единственным продуктом реакции является вода. Однако срок жизни катализаторов ограничен, во многом из-за того, что
получаемый по традиционной технологии водород содержит значительные примеси оксида углерода СО, и именно они приводят
к т.н. "отравлению" катализатора, при котором он теряет свою активность. Ученые ранее пытались решить эту проблему,
добавляя к платине (она является основным компонентом катализатора) другие металлы, такие, как рутений или молибден.
Другим способом избавиться от вредного СО была попытка изменить условия протекания реакции образования водорода.
Махаджан предложил новую реакцию очистки водорода, где в качестве катализатора используется трихлорид рутения
(или некоторых других металлов) и комплексное соединение азота. Эти соединения растворены в водно-метанольном растворе,
через который пропускают водород с высоким содержанием СО. Реакция протекает при сравнительно невысокой температуре
80-150 градусов Цельсия. Реакция заключается в том, что СО окисляется до углекислого газа, при этом превращение
происходит практически со 100%-ным выходом. И, более того, в ходе этой реакции образуется дополнительный водород,
поскольку в процессе окисления участвуют молекулы воды. Реакция проходит всего за несколько секунд, и в итоге
остается не более нескольких молекул СО на миллион молекул водорода.
Процесс, помимо всего прочего, не требует больших материальных затрат. Д-р Махаджан считает, что это поможет
быстро развить наиболее перспективный для использования в транспортных средствах вид топливных элементов с
протонообменными мембранами.
|
