Учёные из Южной Кореи нашли способ получать водород и одновременно превращать отходы производства биодизеля в ценные химические вещества. Разработка позволяет снизить энергозатраты на выпуск «зелёного» водорода и делает процесс более выгодным с экономической точки зрения. Вместо дорогих платиновых катализаторов исследователи применили недорогие материалы, а саму реакцию удалось ускорить за счёт замены одного из этапов электролиза. Результаты работы уже опробованы на крупноформатной ячейке, что приближает технологию к промышленному использованию.
Почему обычный электролиз невыгоден
Водород считается одним из главных кандидатов на роль чистого топлива будущего. Его получают из воды с помощью электричества, но на пути стоит серьёзное препятствие. В традиционных электролизёрах на аноде идёт реакция выделения кислорода. Она требует много энергии и протекает медленно. Из‑за этого установки работают с низким КПД, а сам водород выходит дорогим. Корейские исследователи предложили заменить эту стадию другой реакцией — окислением глицерина.
Чем полезен глицерин из биодизеля
Глицерин — это побочный продукт при производстве биодизеля. Его получается много, и он стоит дёшево. Раньше его часто просто сжигали или утилизировали. Однако в новой системе глицерин играет роль сырья, которое окисляется на аноде с гораздо меньшими затратами энергии, чем вода.
- Реакция идёт при более низком напряжении, что снижает расход электричества;
- Вместо кислорода образуются ценные химикаты — формиаты (соли муравьиной кислоты);
- Сам процесс становится не только энергоэффективным, но и коммерчески привлекательным.
По словам участника проекта профессора Джи-Ука Чанга из Ульсанского национального института науки и технологий, превращение биоотходов в полезные вещества — один из ключевых шагов к углеродной нейтральности и водородной экономике.
Как устроена новая система
Команда создала электролизёр на анионообменной мембране. В нём вместо реакции выделения кислорода используется реакция окисления глицерина. Анод покрыт катализатором из недорогих металлов, что исключает необходимость в платине.
- На катоде выделяется водород;
- На аноде глицерин превращается в формиат с селективностью около 96 процентов;
- Рабочая площадь ячейки составила 79 квадратных сантиметров, и установка показала стабильные результаты.
Исследователи подчёркивают, что метод позволяет одновременно получать два продукта: чистый водород и химическое сырьё. По их данным, это выгодно отличает новинку от классического электролиза, который даёт только водород.
Результаты и перспективы внедрения
Испытания подтвердили, что разработка пригодна для масштабирования. Систему можно перевести на непрерывный режим и увеличить до мегаваттной мощности. Учёные считают, что технология способна заменить раздельные производства водорода и химикатов, объединив их в одном экологичном процессе.
Главный исследователь Корейского института материаловедения Джучан Ян отметил: «Мы показали, что крупномасштабный синтез недорогих катализаторов возможен, и проверили их работу в электролизёре промышленного формата». Это значит, что от лабораторной стадии до реального завода остался один шаг.
Совмещение выпуска водорода и ценных химикатов из отходов биодизеля улучшает экономику зелёного водорода и повышает эффективность использования ресурсов.
Разработка представляет собой пример того, как побочные продукты одного производства становятся сырьём для другого. В перспективе такие системы могут снизить зависимость от ископаемого топлива и сделать водородную энергетику более доступной. Пока технология находится на стадии прототипа, но авторы уже заявляют, что она готова к промышленному развёртыванию.
