2014-04-12

Знайдено новий металічний каталізатор для виробництва водню

4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.00 (1 голос)

Експерти сходяться на думці, що водень в майбутньому буде виконувати ключову роль у використанні відновлюваних джерел енергії, при умові що будуть розроблені відносно дешеві і ефективні методи його виробництва. Важливий крок на шляху до цієї мети був здійснений групою вчених із U.S. Department of Energy's (DOE) Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) (Національна лабораторія Лоуренса Берклі) і університету Каліфорнії, Берклі. Група виявила недорогий метал-каталізатор, який може ефективно генерувати водень із води.

"Наш новий каталізатор виготовлений на основі комплексу металу молібден-оксо, вартість якого у близько 70 разів менша, ніж вартість платини, яка сьогодні є найбільш розповсюдженим металевим каталізатором для розщеплення молекули води", сказала Hemamala Karunadasa, один з першовідкривачів цього комплексу . "Крім того, наш каталізатор не вимагає органічних добавок, і може працювати в нейтральній воді, навіть якщо вона брудна. Він також може працювати в морській воді, найбільш поширеному джерелі водню на Землі і природному електроліті. Ці якості роблять наш каталізатор ідеальним для використання як відновлюване джерело енергії ".

Karunadasa головний автор документу з описом цієї роботи, яка з'явилася 29 квітня 2010 року в номері журналу Nature під назвою "Молекулярні каталізатори на основі молібден-оксо для генерації водню з води". Співавторами цього документа були Крістофер Чанг (Christopher Chang) і Джеффрі Лонг (Jeffrey Long).

Водень при спалюванні чи використанні в паливних елементах для виробництва електроенергії виділяє, як побічний продукт, тільки водяну пару. Однак він не зустрічається в природі у вільному вигляді. Більшість водню у світі генерують із природного газу та інших викопних видів палива. Хоча цей метод недорогий, він зумовлює величезні обсяги викидів вуглекислого газу в атмосферу. Водень також може вироблятися шляхом електролізу води – розділення молекул води на молекули водню і кисню під дією електричного струму. Це екологічно чистий і надійний спосіб виробництва - особливо, якщо електроенергія генерується за допомогою відновлюваних технологій, таких як сонячна енергія, вітер, - але цей процес вимагає каталізатора.

Природа розробила дуже ефективний фермент для розщеплення води – гідрогеназу, який використовується рослинами в процесі фотосинтезу. Проте цей фермент є надзвичайно нестабільним коли виноситься з рідного середовища. Промисловість вимагає стабільного металічного каталізатора, який зможе працювати незалежно від біологічних умов. 

Металічні каталізатори є у продажу, але вони складаються із дорогоцінних металів низької валентності. Їхня висока вартість робить їх широке застосування обмеженим. Наприклад, платина – найкращий з них, коштує близько $2000 за унцію (1 унція = 28,3495231 грама).

"Основні труднощі полягають в тому, щоб створити молекулярну систему з поширених на Землі елементів з високою каталітичної активністю і стабільністю", зазначає Чанг. "Ми віримо, що відкриття молекулярних каталізаторів молібден-оксо для генерації водню з води без використання додаткових кислот і органічних розчинників встановлює нову планку для створення хімічних каталізаторів, які будуть достатньо активними і енергійними у водному середовищі."

Молібден-оксо комплекс - це метал високої валентності з хімічною назвою (PY5Me2) Mo-охо. У своїх дослідженнях, дослідницька група виявила, що цей комплекс каталізує генерацію водню з нейтральної води і навіть морської води з продуктивністю 2,4 молей водню на моль каталізатора в секунду.

Говорить Лонг: "В даний час ми зосереджені на зміні ліганду комплексу PY5Me та дослідженні інших комплексів металів на основі аналогічних лігандів".

За матеріалами ScienceDaily.

Коментарі:

blog comments powered by Disqus