Команда вчених виявила процес розщеплення води на водень і кисень, який може бути реалізований в дешевому пристрої на основі марганцевого каталізатора

Міжнародна команда учених знайшла ключ до дешевої водневої енергетики – прорив може здійснити просте мінеральне з’єднання, яке виглядає як звичайне чорне плямочка на булижник.

Створення дешевого та ефективного способу розщеплення води за допомогою сонячних променів здійснить грандіозне революцію у сфері енергетики. Вода і Сонце стануть основним екологічно чистим поновлюваним джерелом палива, який можна використовувати повсюдно. Про такі речі, як енергетична криза, можна буде забути.

Для досягнення цієї важливої мети вчені досліджують складні комплексні каталізатори, які імітують аналогічні сполуки, які допомагають рослинам розщеплювати воду в процесі фотосинтезу. Нове дослідження демонструє, що рішення «водневого питання» може бути набагато простіше, ніж здається.

Команда вчених виявила процес розщеплення води на водень і кисень, який може бути реалізований в дешевому пристрої на основі марганцевого каталізатора.

Як і інші елементи в середині періодичної таблиці, марганець може існувати у формі оксидів, характеристики яких залежать від числа приєднаних атомів кисню. За допомогою сучасних спектроскопічних методів дослідники ретельно вивчали роботу різних варіантів марганцевих каталізаторів і виявили, що вода найкраще розкладається на водень і кисень при перетворенні складних марганцевих сполук у простий матеріал, званий бернессит (з’єднання оксиду марганцю, кальцію, калію і натрію). Для геологів це звичний матеріал, який присутній в безлічі порід, наприклад на дні озер, океанів, в корку на растрескавшихся пустельних землях і т. д.

Реакція розщеплення води проходить у два етапи. Спочатку дві молекули води окислюються з утворенням однієї молекули кисню, чотирьох позитивно заряджених ядер водню (протонів) і чотирьох електронів. Потім протони і електрони об’єднуються в дві молекули водню (H2). Однак для комерційно ефективного процесу виробництва водню і кисню вимагається застосування складних каталізаторів, які знижують необхідний струм і збільшують вихід корисних газів. Основа роботи марганцевого каталізатора полягає в переході між двома станами. Спочатку при подачі електричного напруги марганець-II перетворюється у марганець-IV зі структурою бернессита. У сонячному світлі бернессит знову перетворюється в марганець-II і весь процес повторюється. Таким чином в процесі розщеплення води присутня дешевий поширений матеріал, а значить є потенційна можливість створити надійний довговічний каталізатор, який може виробляти водень без додаткового дорогого обслуговування.

Співавтор дослідження доктор Розалі Хокінг (Rosalie Hocking) зазначила:

«Новий успіх у вивченні механізму роботи марганцевого каталізатора може дати важливу інформацію про еволюцію рослин, які використовують марганцеві центри для розщеплення води. Вчені докладають величезні зусилля для створення дуже складних молекул марганцю, копіюють аналогічні речовини в рослинах, але виявляється, що він у кінцевому підсумку перетворюється в дуже поширений матеріал».

Результати роботи дослідників з Університету Монаша (Австралія) та Каліфорнійського університету в Девісі (США), опубліковані в виданні Nature Chemistry.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *