Отходы целлюлозных заводов могут открыть путь к более дешёвой чистой энергии
Учёные создали высокоэффективный катализатор для производства водорода из лигнина — отхода бумажной и биоперерабатывающей промышленности, что предлагает более устойчивую и масштабируемую альтернативу драгоценным металлам
Короткое резюме
Исследователи разработали катализатор на основе лигнина, одного из самых распространённых природных полимеров, который является отходом целлюлозно-бумажного и биоперерабатывающего производств. Катализатор состоит из наночастиц оксида никеля и оксида железа, внедрённых в углеродные волокна, полученные из лигнина методом электроспиннинга и термической обработки. Этот материал (NiO/Fe3O4@LCFs) демонстрирует высокую активность в реакции выделения кислорода — ключевом этапе электролиза воды для производства водорода.
Катализатор показывает низкое перенапряжение (250 мВ при 10 мА/см²) и сохраняет стабильность более 50 часов в условиях высокой плотности тока. Его эффективность объясняется наноструктурированным гетеропереходом между оксидами металлов и проводящей азот-легированной углеродной матрицей, которая обеспечивает быстрый перенос заряда и предотвращает агломерацию частиц. Расчёты методом функционала плотности и данные на месте (in situ) рамановской спектроскопии подтверждают предложенный механизм работы.
Использование лигнина, ежегодно производимого в огромных количествах, предлагает экологичный и экономичный путь к крупномасштабному производству «зелёного» (экологически чистого) водорода. Этот подход соответствует глобальным усилиям по созданию недорогих и устойчивых технологий преобразования энергии и может быть адаптирован для других комбинаций металлов и каталитических реакций.
Катализатор из отходов
Создан высокоэффективный катализатор для реакции выделения кислорода на основе лигнина — дешёвого и возобновляемого отхода бумажной промышленности
Высокая производительность и стабильность
Катализатор демонстрирует низкое перенапряжение (250 мВ) и сохраняет активность более 50 часов при высокой плотности тока, что сравнимо с катализаторами на основе драгоценных металлов
Ключевая роль наноструктуры
Эффективность обеспечивается гетеропереходом между оксидами никеля и железа внутри проводящих углеродных волокон, что улучшает кинетику реакции и стабильность
Устойчивость и масштабируемость
Использование широкодоступного лигнина делает технологию экологичной и потенциально пригодной для промышленного масштабирования производства водорода
Текст сгенерирован с использованием ИИ
