Американські хіміки з Тихоокеанської північно-західної національної лабораторії та університетів штатів Орегону та Вашингтона протестували фосфід молібдену в якості каталізатора для отримання водню з води. Нова розробка виявилася ефективнішою навіть визнаних лідерів в цьому напрямку — каталізаторів на основі платинових металів.
Водень — це найлегший елемент у Всесвіті. До того ж він абсолютно екологічний, через те, що кінцевий продукт його горіння — тільки звичайна вода. Але на Землі водень найчастіше існує в суміші з іншими елементами, а значить, його потрібно отримувати хімічним шляхом. Щоб використовувати чисту енергію водню для енергетичних та інших цілей, дослідники вивчають доступні способи виробництва та зберігання цього газу.
Найпоширеніший процес отримання водню — електроліз водних розчинів солей. Розчин солей, що мають у своєму складі катіон сильної основи та аніон сильної кислоти, здатний виділяти при своєму електролізі водень та кисень. Але мінус цього процесу в тому, що для його протікання необхідно використовувати дорогий каталізатор на основі платинових металів та велику кількість електроенергії. Тому вчені в усьому світі прагнуть розробити більш ефективний та менш витратний спосіб виробництва цього газу, який дозволив би вивести водневу енергетику на новий рівень.
Дешеве виробництво водню могли б забезпечити ферментативні реакції. Але процес ферментації йде повільно, його вихід низький, а потік продукту вимагає дорогого очищення від побічних продуктів. На сьогодні існують мікробні електролізні клітинки, які використовують бактерії, щоб виробляти водень. Однак їх створення також дорого через використання платинової основи.
Автори нової роботи розробили каталізатор для мікробних клітинок, який покликаний замінити платиновмісні з'єднання та знизити собівартість кінцевих продуктів реакції. Вчені створили гібридну конструкцію, в якій ферментація та електроліз відбуваються разом, а не на окремих етапах навіть побічні продукти витрачаються в процесі, а не накопичуються в середовищі.
Каталізатором є фосфід молібдену. Насправді цей матеріал складається з двох фаз — монфосфіда та дифосфіда. Дифосфід в цій системі «відділяв» атоми водню від молекул води, а монофосфід з'єднував атоми найлегшого елементу в молекули. Дослідники провели свої експерименти в нейтральних умовах рН як у гібридній клітині з використанням стічних вод, так і в іншому лабораторному реакторі з використанням морської води. Виявилося, що метод дозволяє надійно отримувати водень із води практично в будь-яких водних середовищах та буде набагато дешевше використання платини.
В останній час, не зважаючи на бурхливий розвиток відновлюваних джерел енергії та систем її зберігання, в деяких сферах розумніше використовувати саме водневе паливо. Це стосується, наприклад, далеких перевезень або сталеливарного виробництва. Крім того, виробництво водню може стати рішенням для країн, які не мають відповідних умов для розвитку сонячної або вітрової енергетики. І навіть аналітики Міжнародного енергетичного агентства нещодавно заявили, що важливою частиною світової енергосистеми стане саме водень.
