Российские ученые решили проблему получения электроэнергии в космосе

Дата публикации: 09 ноября 2022

Российские ученые получили электроэнергию в бескислородной реакции водорода с хлоратами

Российские ученые показали, что получать электроэнергию в космосе и морских глубинах можно, используя химическую реакцию водорода с дешевыми и доступными хлоратами, причем эффективность процесса достигает 50%. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Molecules.

В реакциях для получения электроэнергии используют вещества-восстановители, отдающие электроны и вещества-окислители, принимающие электроны. В качестве последних чаще всего выступает кислород. Однако в космосе, глубоких шахтах или под водой его использование невозможно.

Ученые из Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН (Москва) и Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН (Черноголовка) доказали, что эффективной заменой кислороду могут быть хлорат-анионы (ClO3-), получаемые из доступного и дешевого хлората натрия (NaClO3) при растворении в воде. В сочетании с молекулярным водородом они могут генерировать электричество, а продуктом реакции будет поваренная соль (NaCl), безвредная для окружающей среды.

«Нам удалось реализовать в лабораторной установке достаточно изящную идею, расширяющую границы применимости «топлива будущего» — газообразного водорода», — подчеркнул участник проекта Дмитрий Конев, кандидат химических наук, старший научный сотрудник ФИЦ ПХФ и МХ

Поскольку хлорат в отсутствие катализаторов малоактивен, для запуска процесса его пропускали через ячейку небольшого заряда. В результате в растворе накапливались кислородсодержащие соединения хлора (ClO2), которые катализировали реакцию. В большинстве экспериментов химическая энергия преобразовывалась в электричество с эффективностью от 40% до 50%.

«Идея использовать галогенаты (хлораты и броматы) в источниках тока для бескислородных условий предложена нашим коллегой Юрием Вячеславовичем Толмачевым, однако было необходимо найти способ преодолеть их электрохимическую инертность. Ранее мы решили эту проблему для броматов, а теперь и для хлоратов, совершив настоящий прорыв», — рассказал руководитель проекта, заведующий лабораторией «Проточные редокс-батареи и электроактивные материалы» ИФХЭ РАНМихаил Воротынцев.

Полученные данные необходимы для разработки источников питания космических аппаратов, подводных лодок и средств индивидуального перемещения под водой, то есть в условиях с недостатком кислорода. В дальнейшем авторы планируют повысить эффективность предложенной ими системы.

Информационная служба Всероссийского портала  "Молодой специалист" msrabota.ru

Поделиться: