Глицерин намного превосходит воду в производстве зеленого водорода

Энергия

По информации агентства Agência Fapesp – 25.06.2025.

Окисление глицерина происходит на фотоаноде из ванадата висмута (желтый), в то время как на другом электроде образуется водород (пузырьки). [Изображение: CINE]

Фотоэлектрохимические ячейки

Бразильские исследователи продемонстрировали, что замена воды глицерином, распространенным побочным продуктом производства биодизельного топлива, значительно повышает эффективность фотоэлектрохимических ячеек — оборудования, которое использует солнечный свет в качестве чистого и возобновляемого источника энергии для генерации водорода .

В фотоэлектрохимических ячейках свет поглощается чувствительными материалами, вызывая серию реакций окисления (потеря электронов) и восстановления (приобретение электронов), которые в конечном итоге расщепляют молекулу воды на молекулы кислорода и водорода.

Однако окисление воды — медленный и неэффективный процесс, поэтому исследовательские группы по всему миру ищут способы преодоления этого ограничения эффективности устройств, вырабатывающих так называемый зеленый водород , или солнечный водород , который является по сути чистым топливом , поскольку при потреблении он возвращает в окружающую среду только воду.

Один из этих альтернативных путей предполагает замену воды другими молекулами, которые окисляются легче, чем вода, и которые генерируют более сильные электрические токи, делая производство водорода более эффективным. Идея заключается в использовании органических молекул, полученных из возобновляемых и устойчивых источников, таких как отходы биомассы.

«Процесс получения водорода требует энергии, которая может поступать из электросети, как при классическом электролизе, или из других источников, таких как солнечная энергия», — объясняет профессор Элтон Ситта из UFSCar (Федеральный университет Сан-Карлоса) и исследователь в CINE (Центр инноваций в области новых видов энергии). «В нашей работе мы изучали органические молекулы, которые при окислении могут служить источниками электронов и протонов для получения водорода».

Глицерин (справа) значительно превзошел всех конкурентов. [Изображение: Кристиан Хессель и др. - 10.1016/j.electacta.2024.145300]

Заменители воды

Группа провела эксперименты по сравнению окисления молекул метанола, этиленгликоля и глицерина в фотоанодах из ванадата висмута ( _BiVO4 ), материала, который считается перспективным для такого рода применений из-за его хорошего поглощения света, низкой токсичности, низкой стоимости и стабильности в условиях влажности и света.

Глицерин показал лучшую активность в генерации электронов для производства зеленого водорода, на уровне в несколько раз превышающем воду. А окисление генерирует, помимо электронов, некоторые вещества, которые могут быть использованы в качестве сырья в различных отраслях промышленности.

Кроме того, этот глицерин — вещество, широко доступное в Бразилии, поскольку он является побочным продуктом производства биодизеля.

«В крупномасштабном производстве существуют проблемы как с окислением воды, так и с использованием органических молекул в качестве источника электронов, но органика показала себя интересной альтернативой, позволяющей избежать коррозии фотокатализаторов и получить возможность получения других продуктов с добавленной стоимостью», — сказал профессор Элтон.

Другие новости о:

Больше тем