Дослідники розробили водневу мембрану на основі курячого пір'я, яка є екологічно чистою альтернативою шкідливим матеріалам.

Вченим вдалося розробити мембрану для водневих паливних елементів, використовуючи куряче пір'я — відходи, які щорічно накопичуються в глобальному птахівництві в кількості понад 40 мільйонів тонн. Зазвичай це пір'я спалюють, що призводить до викидів вуглецю і токсичних речовин, включаючи діоксид сірки. Проте нова технологія не лише запобігає цим негативним наслідкам, але й надає пір'ю нове життя в сфері енергетики.

Основою для створення мембрани став кератин -- структурний білок, з якого складається більшість пір'я. Його виділяють за допомогою термічної та хімічної обробки, перетворюють на амілоїдні фібрили, а потім формують у тонкий шар, здатний проводити протони. Такий шар розміщується в центрі водневого паливного елемента, між анодом і катодом, і забезпечує необхідну провідність. У лабораторних умовах мембрана показала провідність 6,3 мілізіменса на сантиметр, що є достатнім для використання у водневих елементах, пристроях для електролізу води та навіть у протонних транзисторах.

Хоча технологія ще перебуває на стадії прототипу, перші результати обнадійливі. Мембрана з пір'я забезпечила пікову щільність потужності 25 міліват на квадратний сантиметр при роботі на водні та звичайному повітрі. Це нижче за показники комерційних систем, але має інші переваги -- низьку вартість, доступність сировини та біорозкладність. Кератин становить близько 90% складу курячого пір'я, що робить його дешевим і поновлюваним ресурсом. За даними ETH Zurich, виробництво таких мембран уже втричі дешевше, ніж виготовлення традиційних фторполімерних аналогів.

Звичайні мембрани, як-от Nafion, містять перфторовані сполуки -- PFAS, або "вічні хімікати", які не розкладаються в природі та пов'язані з ризиками для здоров'я. У 2023 році Агентство з охорони довкілля США запропонувало обмеження на вміст PFAS у питній воді, визнавши їх серйозною загрозою. Мембрани з кератину, навпаки, є біосумісними, нетоксичними та екологічно безпечними, що відповідає сучасним вимогам до матеріалів у сфері чистої енергетики.

Окрім водневих елементів, дослідники протестували мембрану в процесах електролізу та в протонних польових транзисторах. Її здатність проводити протони без додавання кислот чи солей відкриває перспективи для нових електрохімічних застосувань. Команда вже подала патент і шукає партнерів для масштабування та комерціалізації технології. Перед виходом на ринок необхідно підтвердити її довговічність, хімічну стабільність і ефективність у реальних умовах.

Незважаючи на те, що проект знаходиться на початковій стадії, результати вказують на те, що те, що раніше вважалося відходами, може стати важливою складовою світового переходу до екологічно чистих джерел енергії. Концепція використання курячого пір'я в якості компонента водневої інфраструктури ілюструє, як наука здатна перетворювати виклики на можливості, знижуючи витрати та екологічний вплив в ході декарбонізації енергетичних систем.