Катализатор от съвсем нов тип: колкото по-дълго работи, толкова по-ефективен е при извличането на водорода от амоняка

Екип от учени от Обединеното кралство е разработил нов материал, съставен от рутениеви наноклъстери върху трансформиран в графит въглерод. Тези клъстери от рутениеви атоми, реагирайки с амоняка, катализират разделянето на молекулите на водород и азот. Новият катализатор се държи по необичаен начин – с течение на времето той става все по-ефективен, докато всички съществуващи катализатори в процеса на работа губят активност. Откритието задава нова посока в разработването на стабилни системи за генериране на водород от амоняк.

Амонякът, поради високата си енергийна плътност, се счита за обещаващ енергиен носител. Изследователски екипи активно търсят ефективни методи за разделяне на амоняка на водород и азот. За тази цел се използват катализатори, но те обикновено губят своята активност с течение на времето. Разработването на катализатори от следващо поколение изисква да се разбере как механизмите на каталитичната активност работят на атомно ниво, разказва Science Daily.

Екип от учени от няколко университета в Англия използва магнетрон, за да генерира постоянен поток от метални атоми. Този метод, при който не се използват реактиви или разтвори, може да създаде чист и високоактивен катализатор. Чрез увеличаване на площта на повърхността му този метод позволява най-ефективно използване на редкоземните елементи като рутения.

За учените било изненада, че активността на рутения върху въглерод нараства с течение на времето. Това откритие не може да бъде обяснено с традиционните методи за анализ, затова изследователите разработват нов подход, основан на броенето на атомите във всеки клъстер на катализатора, на различните етапи от реакцията. И те разкриха почти незабележими, но значителни трансформации на атомно ниво.

Първоначално разбърканите рутениеви атоми върху въглеродната повърхност сами се подреждат в наноразмерни пирамиди, които показват забележителна стабилност по време на няколкочасова реакция при високи температури. Те непрекъснато увеличават плътността на активните места, като по този начин увеличават производството на водорода от амоняк.