Для получения водорода катализатор из рутения потребовал вчетверо меньше драгметалла
Исследователи KAIST разработали рутениевый катализатор, который в испытаниях обеспечил получение водорода на уровне коммерческого платинового аналога при вчетверо меньшем количестве драгоценного металла. Результат связан с устройством активных центров: несколько соседних атомов рутения работают совместно, а подложка помогает создать подходящие условия для реакции.
Как устроены соседние атомные центры
Команда под руководством Чинву Ли получила атомарно тонкие группы из трёх-четырёх атомов рутения на карбиде вольфрама. Такая конфигурация отличается и от крупных металлических частиц, и от катализаторов, в которых отдельные атомы расположены далеко друг от друга.
Изолированный атом позволяет экономно расходовать драгоценный металл, однако ограничивает способы связывания участвующих в реакции молекул. Соседство нескольких атомов расширяет возможные конфигурации взаимодействия. Важна и связь с подложкой: она помогает удерживать небольшие группы и влияет на их электронные свойства.
Что показало сравнение с платиной
Авторы изучали работу катализатора в условиях водного электролиза. Электричество при этом используется для получения водорода и кислорода из воды. Назвать такой водород зелёным можно лишь при учёте происхождения энергии и выбросов всего процесса.
Согласно сообщению KAIST, исследователи получили следующие результаты:
- сопоставимое с коммерческим платиновым катализатором получение водорода при уменьшении количества драгоценного металла на 75%;
- примерно четырёхкратный рост каталитической активности в расчёте на единицу массы драгоценного металла;
- при непрерывном испытании в течение 500 часов потеря рабочих характеристик была примерно вдвое меньше, чем у сравниваемого платинового образца.
В статье также сообщается о достижении целевого показателя DOE для 2026 года при температуре 60 °C и загрузке рутения 0,100 мг на квадратный сантиметр. Сравнения относятся к указанным авторами испытательным условиям. Их нельзя объединять в утверждение, что любая установка с новым материалом будет вчетверо производительнее.
Что ещё предстоит проверить
Работа опубликована 22 сентября 2026 года в Nature Communications, а KAIST представил результаты в октябрьском сообщении. В исследовании участвовали специалисты нескольких корейских университетов и научных институтов.
Читайте также: Дефекты аморфного углерода могут заменить платину при получении водорода.
Экономия драгоценного металла важна для разработки электролизёров, но ещё не определяет цену готового водорода. Она зависит также от стоимости электричества, оборудования, изготовления электродов и срока службы всей системы. Дальнейшие испытания должны показать, удастся ли воспроизвести преимущества при масштабировании производства катализатора и длительной эксплуатации.
