Sprendimai žaliojo vandenilio gavybai: FTMC chemikė Huma Amber tapo gamtos mokslų daktare
FTMC Katalizės skyriaus chemikė Huma Amber tapo gamtos mokslų daktare. Ji apgynė disertaciją „Pažangios medžiagos, skirtos elektrocheminiam vandens skilimui šarminėje terpėje“ (mokslinė vadovė: dr. Loreta Tamašauskaitė-Tamašiūnaitė).
Mokslininkė vysto vandens elektrolizę – procesą, kurio metu, naudojant elektros srovę, iš vandens atskirai išgaunamas vandenilis ir deguonis. Ši technologija laikoma labai perspektyvia, nes leidžia gaminti vandenilį nenaudojant iškastinio kuro, todėl gali padėti kurti švaresnę ir tvaresnę energetiką.
Pasak H. Amber, šiandien vienas svarbiausių pasaulinių iššūkių yra priklausomybės nuo iškastinio kuro mažinimas ir perėjimas prie švaresnių bei tvaresnių energijos šaltinių. Vienas iš perspektyviausių yra žaliasis vandenilis, kuris turi didelį potencialą pramonėje, transporte ir energijos kaupimo sistemose.
Tačiau plataus masto žaliojo vandenilio gamybą vis dar susiduria su iššūkiais: šis procesas sunaudoja daug energijos, trūksta efektyvių ir ilgaamžių katalizatorių (medžiagų, paspartinančių cheminius procesus). Be to, šiuo metu geriausi katalizatoriai dažniausiai gaminami iš brangių ir retų tauriųjų metalų, tokių kaip platina ir iridis, todėl jų naudojimas dideliu mastu yra ribotas.
„Todėl mano tyrimo tikslas buvo sukurti efektyvius ir ekonomiškesnius katalizatorius. Tam sukūriau kobalto fosfidų pagrindu veikiančius elektrokatalizatorius ant vario pagrindo tyriau fosforo ir geležies įtaką jų savybėms bei vertinau, kaip jų veikimą pagerina nedideli platinos ir paladžio kiekiai. Šie tyrimai prisideda prie efektyvesnių ir patvaresnių medžiagų kūrimo žaliojo vandenilio technologijoms“, – pasakoja Huma.
Jos sukurti elektrokatalizatoriai yra skirti tiek vandenilio, tiek deguonies išsiskyrimo reakcijoms paspartinti. Pasak mokslininkės, tai – vienas svarbiausių jos pasiektų rezultatų, kaip ir sėkmingas šių medžiagų pritaikymas vandens skaidymo įrenginyje.
(Platina modifikuoto kobalto fosfido katalizatoriaus paviršiaus mikroskopinis vaizdas (c); platina modifikuoto geležies ir kobalto fosfido katalizatoriaus paviršiaus mikroskopinis vaizdas (d). Nuotraukos iš dr. Humos Amber disertacijos)
„Iš nemodifikuotų katalizatorių geriausiu aktyvumu vandenilio išsiskyrimo reakcijoje pasižymėjo kobalto fosfido sluoksnis ant vario pagrindo – CoP₁₁/Cu, o deguonies išsiskyrimo reakcijoje išsiskyrė panaši medžiaga – CoP₈/Cu. Tarp modifikuotų medžiagų geriausius rezultatus vandenilio gamyboje parodė platina modifikuoto kobalto fosfido sluoksnis ant vario pagrindo – PtCoP/Cu, o deguonies išsiskyrimo reakcijoje reikšmingai pagerintas našumas buvo pasiektas naudojant platina modifikuotą geležies ir kobalto fosfido sluoksnį ant vario pagrindo – PtCoFeP/Cu.
Ypač svarbu tai, kad elektrolizatorius, kuriame buvo naudojamas PtCoFeP/Cu anodas ir PtCoP/Cu katodas, pasižymėjo puikiu veikimu 25–75 °C temperatūrų intervale. Tai rodo šių medžiagų potencialą ne tik laboratorinėmis, bet ir pramonei aktualiomis sąlygomis. Apskritai tyrimas pateikia nuoseklų metodą, kaip kurti ir optimizuoti efektyvius katalizatorius žaliojo vandenilio gamybai“ – teigia dr. H. Amber.
Pasak chemikės, jos tyrimų svarba siejasi su galimybe prisidėti prie švaresnę energijos gamybos. Šiuo metu didžioji dalis vandenilio gaminama iš iškastinio kuro, todėl žaliojo vandenilio technologijos gali padėti mažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį ir priklausomybę nuo iškastinių energijos šaltinių.
„Kad žaliojo vandenilio gamyba taptų plačiai prieinama, būtina ją padaryti efektyvesnę ir ekonomiškai patrauklesnę. Mano darbe kuriamos medžiagos padeda spręsti būtent šią problemą: jos leidžia pagerinti vandens elektrolizės procesą naudojant mažesnius tauriųjų metalų kiekius, taip mažinant technologijos kainą.
Šių tyrimų nauda gali būti jaučiama ne tik mokslo bendruomenėje. Pažangesnės vandenilio gamybos technologijos galėtų prisidėti prie švaresnės pramonės, mažesnio iškastinio kuro naudojimo ir tvaresnės energetikos sistemos kūrimo. Tikiuosi, kad mano darbas prisidės prie efektyvesnių ir labiau prieinamų žaliojo vandenilio sprendimų, kurie ateityje padės kurti švaresnį ir tvaresnį pasaulį“, – sako naujoji gamtos mokslų daktarė.
Jos disertaciją (anglų k.) galite perskaityti paspaudę šią nuorodą.
FTMC informacija