Исследователи из ETH Zurich и Наньянского технологического университета Сингапура (NTU) представили инновационный способ использования куриного пера для производства чистой электроэнергии. Им удалось создать уникальные мембраны для водородных топливных элементов из кератина, содержащегося в перьях — материале, который часто считается отходом птицеводческой промышленности.
Об этом сообщает ProIT
Использование кератина в водородных топливных элементах
Основой новой технологии стала переработка кератина из куриного пера в амилоидные фибриллы. Благодаря специальной тепловой и химической обработке его формируют в тонкий слой, который проводит протоны — ключевую составляющую современных топливных элементов. Такие мембраны заменяют традиционные материалы на основе фторированных полимеров (PFAS), известных как «вечные химикаты», которые являются токсичными и не разлагаются в природе.
Новая технология соответствует требованиям устойчивого развития — кератиновые мембраны являются биосовместимыми, разлагаются в окружающей среде и не содержат опасных примесей. Это становится ответом на актуальные вызовы в сфере экологии, ведь такие мембраны не только заменяют вредные вещества, но и способствуют сокращению выбросов парниковых газов.
Экологические преимущества и потенциал коммерциализации
Ежегодно в мире образуется около 40 миллионов тонн куриного пера, большая часть которого сжигается, что приводит к выбросам CO₂ и токсичных газов. Использование пера в производстве мембран позволяет избежать вредного сжигания и уменьшить углеродный след.
«Наша последняя разработка замыкает цикл: мы берем вещество, которое выделяет CO₂ и токсичные газы при сжигании, и используем его в других условиях: благодаря нашей новой технологии оно не только заменяет токсичные вещества, но и предотвращает выделение CO₂, уменьшая общий углеродный след», – отметил Раффаэле Мецценга, профессор продуктов питания и мягких материалов в ETH Zurich.
В лабораторных условиях прототип мембраны из пера продемонстрировал достаточную протонную проводимость (6,3 миллисименса на сантиметр) для работы в топливных элементах, устройствах для электролиза воды и протонных транзисторах. Хотя мощность прототипа пока ниже коммерческих аналогов, исследователи акцентируют внимание на низкой себестоимости, экологичности и доступности сырья. Производство мембран из кератина уже в три раза дешевле фторполимерных аналогов.
Кроме топливных элементов, такие мембраны успешно применяются для электролиза и в протонных полевых транзисторах. Их способность передавать протоны без дополнительных кислот или солей открывает перспективы для новых электрохимических технологий. Команда подала патентную заявку и ищет партнеров для масштабирования и внедрения разработки в промышленность. Для полноценного коммерческого запуска необходимо еще проверить долговечность и стабильность технологии во время длительной эксплуатации, но уже сейчас результаты показывают большой потенциал использования куриного пера для декарбонизации энергетики.