Это открытие может сделать производство водородного топлива значительно дешевле и эффективнее, ведь именно высокотемпературные технологии, такие как паровой риформинг метана или крекинг аммиака, являются ключевыми для масштабного получения водорода.

Палладий известен как самый эффективный материал для отделения водорода от газовых смесей. Его уникальность заключается в способности притягивать молекулы H₂, расщеплять их на атомы, которые проходят сквозь металл, а затем снова соединяться в чистый водород. Однако обычные палладиевые мембраны разрушаются при температурах выше 800 кельвинов (526°С), что ограничивало их промышленное применение.

Исследователи MIT предложили новую конструкцию: вместо сплошной пленки палладий наносится в виде «пробок» в поры кремниевой подложки шириной около 0,5 микрометра. Такая структура предотвращает усадку и слипание металла, сохраняя его эффективность даже в экстремальных условиях.

Испытания мембран проводили более 100 часов при температуре до 1000 кельвинов. Результаты показали стабильность и высокую эффективность отделения водорода, что превышает показатели традиционных мембран минимум на 200 кельвинов. Это означает не только большую долговечность, но и экономию дорогостоящего палладия благодаря его рациональному использованию.

«Мы доказали, что создание дискретных наноструктур вместо пленки обеспечивает значительно более высокую термостабильность», — отметил профессор MIT Рохит Карник. Его коллега Лохьюн Ким подчеркнул, что новая технология открывает путь к практическому использованию мембран в промышленных реакторах для производства водорода.

Хотя для внедрения необходимы дальнейшие исследования и долговременные испытания, эта разработка может стать важным шагом в снижении стоимости водородного топлива и ускорении перехода к энергетике с нулевым уровнем выбросов углерода.

Исследование опубликовано в журнале Advanced Functional Materials.