Ученые ТАУ произвели высокоэффективный и недорогой "зеленый" водород

Исследователи Тель-Авивского университета достигли принципиально нового рубежа, успешно осуществив высокоэффективное и недорогое производство "зеленого" водорода. Используя энергию "зеленого" электричества и высокоэффективный биокатализатор, этот инновационный процесс позволяет получать водород без какого-либо загрязнения воздуха.

Водород играет важную роль в качестве сырья как в сельском хозяйстве, так и в промышленности. Однако большая часть производимого в мире водорода, около 95%, относится к категории "черного" или "серого". Эти виды водорода получают из угля или природного газа, при этом на каждую тонну произведенного водорода приходится 9-12 т углекислого газа.

Эффективность более 90%

Новый метод был разработан докторантом Ицхаком Гринбергом и д-ром Ореном Бен-Цви под руководством профессора Ифтаха Якоби из Школы растениеводства и продовольственной безопасности при Факультете наук о жизни им. Джорджа Вайза и проф. Лихи Адлер-Абрамович из Школы стоматологии им. Мориса и Габриэлы Гольдшлегер и Центра нанотехнологий ТАУ. Результаты исследований были опубликованы в известном журнале Carbon Energy, посвященном передовым материалам и технологиям чистой энергетики и снижения выбросов CO2.

"Водород очень редко встречается в атмосфере, - поясняет Ицхак Гринберг, - хотя он вырабатывается ферментами микроскопических организмов, которые получают для этого энергию из процессов фотосинтеза. В лаборатории мы "электризуем" эти ферменты, то есть вместо солнца энергию дает электрод. В результате получается очень эффективный процесс, не требующий экстремальных условий, который может использовать электроэнергию из возобновляемых источников, таких как солнечные батареи или ветряные турбины. Однако фермент "убегает" от электрического заряда, поэтому его необходимо удерживать на месте с помощью химической обработки. Мы нашли простой и эффективный способ прикрепления фермента к электроду и его утилизации".

Исследователи использовали гидрогель (гель на водной основе) для прикрепления фермента к электроду и смогли получить зеленый водород с помощью биокатализатора, причем с эффективностью более 90%; т.е. более 90% электронов, введенных в систему, оседали в водороде без каких-либо вторичных процессов.

"Мы надеемся, что в будущем наш метод можно будет использовать в коммерческих целях, снизить затраты и перейти к использованию зеленого водорода в промышленности, сельском хозяйстве и в качестве экологически чистого источника энергии".

Профессор Ифтах Якоби поясняет: "Сам материал геля известен, но наша инновация заключается в том, чтобы использовать его для получения водорода. Мы пропитали электрод гелем, в котором содержится фермент для получения водорода, называемый гидрогеназой. Гель удерживает фермент в течение длительного времени, даже под напряжением, и позволяет получать водород с большой эффективностью и при благоприятных для фермента условиях окружающей среды - например, в соленой воде, в отличие от электролиза, для которого требуется дистиллированная вода".

Профессор Лихи Адлер-Абрамович добавляет: "Еще одно преимущество заключается в том, что гель собирается сам по себе - вы помещаете материал в воду, и он оседает в виде нанометрических волокон, образующих гель. Мы продемонстрировали, что эти волокна также способны приклеивать фермент к электроду. Мы протестировали гель с двумя другими ферментами, помимо гидрогеназы, и доказали, что он способен прикреплять различные ферменты к электроду".

"Сегодня "зеленый" водород производится в основном путем электролиза, который требует использования драгоценных и редких металлов, таких как платина, а также дистилляцией воды, что делает "зеленый" водород в 15 раз дороже, чем загрязняющий "серый". Мы надеемся, что в будущем наш метод можно будет использовать в коммерческих целях, снизить затраты и перейти к использованию "зеленого" водорода в промышленности, сельском хозяйстве и в качестве источника чистой энергии", – заключил д-р Орен Бен-Цви.