Електрохимична „помпа“ извлича чист водород от амоняк при по-ниска температура

Нощ на учените 2026 · онлайн

Дигитални ресурси

Всички ресурси
Броеве за четене онлайнСпецброеве за изкуствения интелект и за атома, брой 200 на „Българска наука“ и вестник „Homo Sciens“.Разгледай броевете 17 нови филма за български учениОт Стамен Григоров и бактерията на киселото мляко до генетика Дончо Костов.Гледай видеата 30 години „Мария Склодовска-Кюри“ на една картаВсички проекти по програмата от 1996 до 2026 г. – и кой с кого работи.Отвори картата Архив от минали НощиФилми, лекции и броеве от Нощите на учените 2019–2023.Към архива

 

Водородът може да захранва горивни клетки и е важна суровина за химическата и полупроводниковата промишленост, но съхраняването и превозването му са трудни. Газът има ниска плътност и обикновено трябва да бъде компресиран или втечнен. Затова амонякът — течност при сравнително лесно постижими условия и вече търгувана в световен мащаб — често се разглежда като химически „носител“ на водород.

Проблемът идва при обратната стъпка. За да се разгради амонякът до азот и водород с достатъчна скорост, конвенционалното каталитично „крекиране“ обикновено работи над 500 °C. Получената газова смес след това трябва да бъде пречистена, защото много приложения изискват водород с висока чистота. Екип от MIT демонстрира лабораторна система, която едновременно подпомага реакцията, отделя водорода и го концентрира в чист поток.

Изследването, публикувано в Nature, е ръководено от Йогеш Сурендранат, а първи автор е Руей Дзън. Устройството съчетава катализатор за разграждане на амоняка, паладиева мембрана и електрохимична клетка с разтопен хидроксиден електролит. Паладият пропуска водород селективно, докато задържа останалите компоненти на сместа.

Работата на системата може да се представи като активна помпа. В реакционната част амонякът се разлага върху катализатор с рутений и цезий. Полученият водород достига паладиевата мембрана. На границата с електролита молекулите се разделят на протони и електрони: протоните преминават през електролита, а електроните — по външна електрическа верига. На втория електрод те отново се събират и образуват водороден газ.

Електрическият градиент създава силен стимул водородът да напусне реакционната смес — ефект, който изследователите сравняват с вакуум за водород. Това е повече от филтър. Когато един продукт непрекъснато се отстранява, химичното равновесие се измества и реакцията може да продължава по-лесно. Така разделянето и самото разграждане на носителя се подпомагат едновременно.

При демонстрацията процесът работи приблизително при 200–300 °C — значително под температурите, посочени за традиционното крекиране на амоняк. Изходът е концентриран поток от водород, без отделна последваща стъпка за пречистване в експерименталната схема. Авторите показват принципа не само с амоняк, но и с метилциклохексан — представител на течните органични носители на водород.

Това не означава, че устройството вече е по-евтино или по-ефективно от всички промишлени алтернативи. То добавя електрическа енергия и използва скъпи материали. Паладият е особено важен практически въпрос: той е ценен и ограничен метал, затова екипът търси начини да намали количеството му в мембраната. Рутеният също е благороден метал. Реалната оценка ще трябва да включи не само работната температура, но и пълния енергиен баланс, живота на компонентите, скоростта на производство и цената при мащабиране.

Има и по-широк климатичен контекст. Амонякът не е автоматично „зелен“ носител. Днес голяма част от него се произвежда от изкопаеми горива, а екологичният резултат зависи от произхода на водорода, използван за синтеза му, от електроенергията за новия процес и от предотвратяването на течове. Амонякът е токсичен и изисква строги мерки за безопасност. Новата система решава конкретен технически проблем — извличането и пречистването — но не премахва тези условия.

Ако подходът се мащабира успешно, той може да бъде полезен там, където чист водород трябва да се получава на място от по-лесен за превозване носител: за горивни клетки, някои транспортни приложения или производство на електроника. Особено интересна е общата идея електрохимията да придвижва термодинамично неблагоприятни реакции, докато мембраната отделя желания продукт.

Следващите проверки са инженерни: по-малко паладий, по-голям реактор, продължителна работа без деградация и сравнение с утвърдени методи при еднакви входни условия. Лабораторният резултат показва работещ принцип, а не готова инфраструктура за водородна икономика. Именно това разграничение е важно: технологията е обещаващ начин да се съчетаят реакция и пречистване, но икономическата и екологичната ѝ стойност предстои да бъде доказана.

 

Източници

Живейте по-добре с наука!

  • Развийте критично мислене и изградете защита срещу дезинформация.

  • Придобийте ключови умения за по-добър живот с нашите курсове във формат текст, видео и аудио.

  • Открийте новостите и иновациите в медицината.

  • Само 3 минути дневно са достатъчни, за да трансформирате живота си!

  • Всеки месец ви очаква нов брой с увлекателни статии по биология, космос, технологии, история, медицина и много други.

Изживейте науката навсякъде и по всяко време, като я четете на най-удобното за вас устройство.

 
Годишен абонамент
ВИЖ ПОВЕЧЕ
  • Безкрайно знание - списание, видеа, аудио, книги и т.н.
  • Достъп от всякъде
  • Социална мрежа за знание с хора като вас.

Създадохме платформа, която предлага курсове и ръководства, насочени към решаването на житейски предизвикателства чрез научно обосновани методи. Тя не само подпомага личностното развитие, но и предоставя ценни знания за водене на по-здравословен, успешен и пълноценен живот. Благодарение на научния подход, потребителите ще имат възможност да подобрят своето благосъстояние и да постигнат по-високо качество на живот.

БГ Наука
Powered by  GDPR Cookie Compliance (opens in a new tab)
Правила на поверителност

Използваме „бисквитки“, за да персонализираме съдържанието и рекламите, да предоставяме функции на социални медии и да анализираме трафика си. Също така споделяме информация за начина, по който използвате сайта ни, с партньорските си социални медии, рекламните си партньори и партньори за анализ.

Можете да коригирате всички настройки на „бисквитките“, като отворите разделите вляво.