Фото iStock
Ученые Даляньского института химической физики в провинции Ляонин, Китай, разработали улучшенный анод для переработки метана в водород. Он позволит довести коэффициент переработки почти до 87%, а энергопотребление процесса снизить в 11 раз.
Анод предназначен для твердооксидного электролизера — перспективного устройства для электролиза, в котором используется твердый электролит. В сравнении с традиционными электролизерами этот способен перерабатывать больше вещества за счет высоких температур (порядка тысячи градусов).
Как сообщают исследователи в статье в научном журнале Joule, на основе пяти металлов — лантана, стронция, титана, железа и кобальта — им удалось синтезировать перовскитоподобный материал. Он характеризуется слоистой структурой, в которой каждый слой выполняет свою функцию. Во время синтеза свойства будущего анода настроили так, чтобы при реакции с метаном кобальт и железо распадались, образуя активные частицы размером около семи нанометров — почти в 150 тысяч раз меньше макового зерна. При этом в одном квадратном микрометре материала получилось больше тысячи таких частиц.
Исследования показали, что при 800 градусах степень конверсии метана с использованием нового анода достигает 86,9%, а доля извлечения монооксида углерода (CO) — 90,1%. Анод может стабильно работать 1250 часов. Снизилось энергопотребление процесса: если прежде производство одного кубометра СО требовало 3,5 киловатт-часа энергии, то после введения анодного катализатора оно уменьшилось до 0,31 киловатт-часа.