Катализатор NUS с регенерацией обеспечил выработку водорода из аммиака более 2000 часов в лаборатории
Сингапурские исследователи сочетали катализатор Pt/Fe-NC с реверсом тока и промывкой: в лаборатории водород из аммиака получали свыше 2000 часов.
Исследователи Национального университета Сингапура (NUS) разработали катализатор и стратегию его регенерации для электрохимического крекинга аммиака, сообщает eurekalert.org. Работа опубликована в Nature Synthesis 27 октября 2026 года eurekalert.org
eurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗. В лабораторных испытаниях при 80°C команда поддерживала выработку водорода более 2000 часов при малом токе и 500 часов при существенно большем токе.
Аммиак служит способом хранения и транспортировки водорода, который при использовании в топливных элементах не образует углекислого газа. Электрохимический крекинг аммиака использует электричество, чтобы превратить аммиак в азот и водород, и может проводиться вблизи места потребления. Платиновые катализаторы этого процесса постепенно теряют эффективность: их поверхность окисляется и блокируется азотом, что ограничивает эффективность и долговечность.
Устройство катализатора Pt/Fe-NC
Команда под руководством профессора Чэнь Вэя с кафедр физики и химии NUS создала наночастицы платины на азотсодержащем углероде с атомарно диспергированными центрами железа. Катализатор назван Pt/Fe-NC. Перенос электронов от носителя Fe-NC подавляет окисление платины и ускоряет лимитирующую стадию дегидрирования. Центры Fe-N4 способствуют диссоциации воды, что помогает гидрировать отравляющие азотные частицы на платине до реакционноспособных NH-содержащих интермедиатов. Это освобождает заблокированные центры и восстанавливает активность.
В испытанных условиях катализатор показал более чем в 10 раз большую активность окисления аммиака, чем коммерческий катализатор «платина на углероде». Он также эффективен при выработке водорода, поэтому один и тот же катализатор работает в обеих ключевых реакциях. В работе участвовали доцент Оу Пэнфэй с кафедры химии NUS и профессор Фань Лэй из Университета электронных наук и технологий Китая eurekalert.org
eurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗.
Регенерация и долговечность
Чтобы продлить срок службы, исследователи сочетали периодический реверс тока с эпизодической кислотной промывкой и пополнением аммиака. Это восстанавливает активность катализатора и поддерживает выработку водорода в течение длительного времени.
Доктор Цзян Жуй, научный сотрудник кафедры химии NUS, заявил, что подход с регенерацией при участии воды не даёт азоту блокировать поверхность платины, и катализатор дольше остаётся активным. Профессор Чэнь добавил, что принципы конструкции могут распространяться на другие применения окисления аммиака, включая прямые аммиачные топливные элементы. Авторы отмечают, что для оценки технологии в больших масштабах нужны дальнейшие исследования.
