Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) создали мембрану, которая сохраняет эффективность процесса получения водорода при высоких температурах.
Палладий — один из ключевых металлов, востребованных в развивающейся водородной энергетике. Он является барьером для всех газов, кроме водорода, поэтому на его основе разрабатывают мембраны для выделения этого элемента.
Такие мембраны применяются в химической и полупроводниковой промышленности, однако их использование ограничено температурой около 526 °C — выше этого порога эффективность работы резко падает.
Сотрудники MIT нашли решение проблемы: они создали новую конструкцию мембраны, в которой палладий не образует сплошную плёнку, а осаждён в виде микроскопических «пробок» в поры подложки. При нагреве такие структуры сохраняют стабильность и продолжают эффективно пропускать водород, в отличие от традиционных плёночных мембран. Об этом говорится в пресс-релизе университета.
Разработка открывает путь к применению «пробочных» мембран в технологиях получения водорода, где реакции протекают при высоких температурах и не сопровождаются выбросами углерода. К таким процессам относятся паровой риформинг метана и крекинг аммиака.
Паровой риформинг метана — известный промышленный процесс, требующий сложных и энергоёмких систем предварительной обработки топлива. Новая мембрана позволит заменить их компактным реактором: метан будет напрямую подаваться в камеру, где мембрана отделит чистый водород. Это значительно уменьшит размеры, сложность и стоимость производства.
Крекинг аммиака заключается в его разложении на азот и водород. Благодаря тому, что аммиак стабилен в жидком виде, он может использоваться как удобный носитель водорода для транспортировки. На заправочных станциях такой аммиак можно подавать в мембранный реактор, извлекая из него водород для подачи в автомобили с топливными элементами.
Пока крекинг аммиака находится на стадии пилотных и демонстрационных испытаний, однако применение мембранных реакторов может ускорить переход к промышленному масштабу.
По мнению инженеров MIT, внедрение новой палладиевой мембраны потребует адаптации конструкций реакторов для обеспечения длительного срока службы, но в перспективе она сделает производство водорода более эффективным и экономичным.