Дослідники з University of Birmingham представили новий спосіб виробництва водню, який може зробити це паливо значно дешевшим і екологічнішим. Новий метод уже називають одним із найперспективніших для переходу до низьковуглецевої енергетики, адже він дозволяє отримувати водень при набагато нижчих температурах, ніж сучасні технології.
Водень давно вважають одним із головних кандидатів на роль «палива майбутнього». Його можна використовувати у транспорті, металургії, хімічній промисловості та енергетиці, а під час використання він практично не створює шкідливих викидів. Проте існує важлива проблема: майже 95% водню у світі досі виробляють із викопного палива. Найчастіше для цього застосовують природний газ, а сам процес супроводжується великими викидами вуглекислого газу.
Саме тому науковці вже багато років шукають спосіб отримувати водень дешевше та без серйозного навантаження на довкілля. Команда професора Yulong Ding заявила, що їм вдалося суттєво наблизитися до цієї мети.
Основою нового підходу став спеціальний перовськітний каталізатор. Такі матеріали мають кристалічну структуру, здатну поглинати кисень і допомагати розділяти молекули води на водень та кисень. Раніше подібні технології вимагали екстремально високих температур — від 700 до 1000 градусів Цельсія для самого процесу та до 1500 градусів для відновлення каталізатора. Це робило виробництво дорогим і малоефективним.
Британські вчені змогли знизити необхідну температуру приблизно на 500 градусів. Їхній каталізатор ефективно працює вже при 150–500 °C, а регенерація відбувається при 700–1000 °C. Це відкриває можливість використовувати для виробництва водню так зване «відпрацьоване тепло» промислових підприємств.
На практиці це означає, що заводи зі сталі, цементу, скла або хімічної продукції зможуть перетворювати зайве тепло на джерело енергії для отримання водню. Такий підхід не лише знижує витрати, а й дозволяє виробляти паливо безпосередньо поруч із місцем його використання.
На думку дослідників, це може вирішити ще одну важливу проблему водневої енергетики — складність транспортування та зберігання водню. Якщо паливо вироблятиметься локально, потреба у дорогій інфраструктурі суттєво зменшиться.
Попередній економічний аналіз показав, що новий метод може бути дешевшим за так званий «зелений» водень, який отримують електролізом води, а також за «блакитний» водень, вироблений із природного газу із системами уловлювання CO2. Найбільшу вигоду технологія демонструє у регіонах із дешевою відновлюваною енергією, зокрема в Австралії.
У дослідженні використовували перовськіти на основі барію, ніобію, кальцію та заліза. Вчені підкреслюють, що ці матеріали доступні, не містять токсичних компонентів і не потребують складного виробництва. Найкращі результати показала формула під назвою BNCF100.
Під час експериментів каталізатор стабільно працював упродовж десяти циклів виробництва водню без суттєвих змін структури. Це важливий показник, адже довговічність матеріалу безпосередньо впливає на комерційну привабливість технології.
Розробкою вже зацікавилися у промисловості. Університет подав патентну заявку у Великій Британії та Європі та шукає партнерів для подальшого розвитку технології.
Науковці вважають, що якщо технологію вдасться масштабувати, вона може суттєво прискорити перехід до чистішої енергетики та зробити водень набагато доступнішим для масового використання.