«Водородная революция» от новосибирских ученых
Оборудование для очистки водорода. Фото: mashprom.ru

Оборудование для очистки водорода. Фото: mashprom.ru

В России запатентована технология, в разы удешевляющая получение сверхчистого водорода

Если планы разработчиков из Института неорганической химии СО РАН и наноцентра «СИГМА.Новосибирск» сбудутся, их изобретение начнет использоваться производителями тяжелых установок для получения и очистки водорода во всем мире.

Чистый водород активно используется в самых разных областях современной экономики. Газ необходим для химического синтеза соляной кислоты, метанола и аммиака, позволяет гидрогенизировать продукты нефтепереработки, повышая их качество. Чистый водород  требуется в производстве мыла и многих видов пластмасс, а в пищевой промышленности одобрен в качестве упаковочного газа (Е494).

В сочетании с окислителем — кислородом — газ создает пламя с температурой до 2800 °C, что делает его не только отличным ракетным горючим, но и топливом, подходящим для работы с самыми тугоплавкими металлами, их резки и сварки. Глобальный рынок чистого водорода оценивается примерно в 50 млн тонн (при стоимости от 2 до 7 долларов за килограмм) и постоянно увеличивается.

Ожидается, что в следующие годы эта цифра будет расти еще быстрее, ведь использование водорода в качестве горючего лишь набирает обороты. Электрохимические топливные элементы, в которых химическая энергия чистого водорода напрямую преобразуется в электричество, — одни из самых перспективных устройств для питания двигателей в электромобилях новых поколений.

Около половины всего производимого в мире водорода получается электролизом воды в присутствии солей. Однако этот процесс требует огромных затрат энергии, поэтому главным конкурентом этого процесса считается переработка природного газа — метана — либо в ходе его неполного окисления кислородом, либо при конверсии в струе перегретого пара. При этом едва ли не главной проблемой такого подхода является последующая очистка, связанная с разделением смеси газов и отделением их (прежде всего, оксида углерода СО) от чистого водорода.

Обычный метод очистки водорода состоит в диффузии газовой смеси через тонкостенные металлические мембраны — прежде всего, палладия. Этот легкий газ обладает уникальной способностью проникать сквозь такую перегородку, и чистота полученного продукта может достигать 99,999 молярных процентов. Палладий — материал отнюдь не дешевый, и для экономии его в промышленных установках не используются мембраны из чистого благородного металла, его лишь наносят тонким слоем на подложку.

Стоимость производства таких мембран можно сократить еще в несколько раз, именно ресурсосберегающую технологию недавно запатентовали новосибирские специалисты. «По нашим оценкам, базовая стоимость мембраны для водорода сейчас — порядка 10–12 тыс. долларов из-за того, что там довольно толстый слой палладия, большое число отходов и дорогой технологический процесс. За счет технологии нанесения мы стараемся достичь стоимости ниже 5 тыс. долларов за квадратный метр», — объяснил один из руководителей наноцентра «СИГМА.Новосибирск» Юрий Логинов.

Новая технология позволяет осаждать палладий из газовой фазы на стальную подложку, предварительно покрытую оксидом циркония. Этот слой сглаживает разницу в свойствах стали и палладия, сохраняя благородное покрытие от быстрого разрушения при больших температурах и давлении, которые необходимы для очистки водорода. Кроме того, «рабочий» слой палладия получается исключительно тонким — 1–5 микрометров — что позволяет дополнительно экономить дорогой металл.

После выхода на рынок разработки сибирских ученых стоимость водорода может существенно упасть, газ станет доступнее для всех областей использования, от ракетной техники до пищевой промышленности. Разработчики полагают, что промышленная технология будет готова примерно через три года.

Опекуны памятников объединились Далее в рубрике Опекуны памятников объединилисьВ Петербурге на Всероссийском съезде градозащитников составили список «горячих адресов» — исторических памятников, судьба которых вызывает тревогу Читайте в рубрике «Наука и технологии» Казань выбрала лучшие стартапыИнвесторы на Kazan Startup Weekend в ИТ-парке начали сотрудничество с несколькими стартапами Казань выбрала лучшие стартапы

Комментарии

19 марта 2015, 09:02
Помню в детстве я получал водород и кислород в домашних условиях. Два изогнутых электрода опускались в простую воду, на них одевались пробирки, на электроды подавалось напряжение, и на них появлялись пузырьки, которые собирались затем в пробирках. В одной пробирке скапливался водород, в другой - кислород.
19 марта 2015, 15:15
Вопрос на засыпку, для пятиклашек: "а что оставалось в банке"? ))
19 марта 2015, 15:42
чума Виктор вы загубили в себе химика, каким образом вы собирали в пробирку водород? Как вы в принципе определили, что в пробирке водород?
19 марта 2015, 10:33
Это вам не сколковский ускоритель частиц на легких деньгах.
19 марта 2015, 15:13
Вот-вот!
А представляете - сколько открытий чудных могли бы подарить нашей стране сибирские ученые, если бы им досталась хотя бы 10 часть тех средств, которые были вбуханы в "сколковского инвалида"...!?
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
Читайте только самое важное!
Подпишитесь на «Русскую планету» в социальных сетях и читайте наиболее актуальные материалы
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»