Водород давно называют топливом будущего: при его сжигании образуется только вода, и он идеально подходит для энергетики, транспорта и химической промышленности. Однако до сих пор широкое внедрение сдерживалось ценой вопроса — ключевые компоненты электролизеров и топливных элементов требуют платины, стоимость которой делает технологию нерентабельной. Прорыв, совершенный учёными из Москвы и Казани, позволяет отказаться от распыления драгоценного металла по наночастицам.

Специалисты из Института Курнакова РАН, Курчатовского института и других научных центров предложили использовать рутений, который также относится к платиновой группе, но в виде моноатомных структур.

Суть разработки в том, что катализатор не наносится на поверхность электродов толстым слоем, а формирует на углеродных материалах устойчивые монослои — по сути, одноатомное покрытие. Это снижает потребность в редком металле буквально на порядки, сохраняя при этом высокую эффективность выделения водорода из воды и водных растворов.

Особенность нового подхода заключается в постсинтетической функционализации хлорсодержащих комплексов рутения. Химики сначала получили реакционноспособные производные, а затем «пришили» их к поверхности углеродных носителей. В отличие от традиционного нанесения платиновой пыли, такой метод обеспечивает идеальное распределение активных центров и предотвращает потерю драгоценного материала в процессе работы установки.

Работа выполнена при поддержке Минобрнауки в рамках программы Научного центра мирового уровня по редкометалльному сырью. Авторы разработки уверены, что их открытие позволит создать новое поколение генераторов высокочистого водорода, которые будут компактнее, дешевле и доступнее для промышленности.

Результаты исследований уже опубликованы в авторитетном международном журнале Dalton Transactions, подтверждая мировой уровень российской научной школы.