Исследование Университета Тиба в Японии совершило прорыв в крупномасштабном производстве водорода из воды. Учёные обнаружили, что модификация платиновых катодов природными пуриновыми основаниями (такими как кофеин и теофиллин) может увеличить активность реакции выделения водорода (HER) более чем в четыре раза, одновременно значительно сократив использование платины в электролизёрах, что способствует снижению затрат на зелёный водород.
В настоящее время производство водорода из воды сталкивается с экономическими трудностями из-за высокой стоимости электролизёров, цены на которые достигли $2,000–2,600 за кВт в 2024 году. Министерство энергетики США (DOE) установило цели по снижению стоимости зелёного водорода до $2 за кг к 2025 году и $1 за кг к 2030 году. Исследование, проведённое под руководством доктора Кэнсукэ Танака и профессора Масаси Накамура из Высшей школы инженерии Университета Тиба, было опубликовано онлайн 4 сентября 2025 года и появилось в Международном журнале по водородной энергии, том 172, 26 сентября.
Технический принципзаключается в следующем: при электролизе ионы водорода (H⁺) должны сначала адсорбироваться на катализаторе; в щелочной среде разрыв связи O–H воды катализатором увеличивает энергопотребление. Однако производные пурина (такие как кофеин, ксантин, пурин, теофиллин и теобромин) могут способствовать адсорбции водорода и ускорять реакцию даже в щелочных условиях. Среди них пурин и теофиллин увеличили активность HER в 4,2 и 5 раз соответственно. Структурный анализ показал, что молекулы пурина образуют с окружающей водой сеть водородных связей, похожую на клетку, что облегчает удаление OH⁻ и снижает энергетический барьер для HER.
Профессор Масаси Накамура отметил, что дефицит платины ограничивает масштабируемость технологий электролиза воды и топливных элементов;снижение нагрузки платины является ключевым. Данный метод использует природные распространённые материалы, сочетая масштабируемость и экологичность, что позволяет как снизить затраты на производство водорода, так и повысить энергоэффективность систем его производства. Это имеет важное значение для достижения углеродной нейтральности посредством электролиза воды на возобновляемой энергии.
