Shematics.net

Ефективне добування водню з води за допомогою нових каталізаторів

Ефективне добування водню з води за допомогою нових каталізаторів *

Паризький інститут молекулярної хімії дослідив ефективне добування водню з води за допомогою нових каталізаторів, використовуючи лише воду і сонячну енергію. Цей винахід опубліковано 11 березня в журналі “Sciense”. На рис. 1 відображено видобування водню з води за допомогою кобальтових каталізаторів, які дали змогу майже в шість разів підняти ефективність в порівнянні з традиційними методами. Нові каталізатори характеризуються стабільністю, довговічністю, а сам метод вселяє оптимізм в використанні таких установок у широкому вжитку. Кобальтові сполуки є дешеві, не забруднюють навколишнє середовище. Установка добування водню може використовувати лише перетворену енергію сонця.
 

Рис.1. Фото Benjamin Yin, Emory University.

Добування водню з води відбувається на основі традиційного електролізу за допомогою електрохімічного потенціалу (2H₂O→O₂ + 4H⁺ + 4e^-; 1.229–0.059 при 25° C), але ефективні установки повинні бути екологічно чистими, стабільними у воді (мати гідролітичну і окислювальну стабільність).

Традиційні каталізатори в умовах реакції є нестабільними. Описано, що окисли Co₄O₄ є стійкими з каталізаторами [Co₄(H₂O)₂(PW₉O₃₄)₂]¹⁰ в електролітах і домішках солей у воді різних елементів (Co, W, і P). Використовуючи їх, вдалося досягнути швидкого електролізу води, добування чистого водню і кисню при збільшенні pH до 8.
 

Комп’ютерне моделювання дає змогу показати нові ефективні каталізатори **
На рис. 2 показано структуру каталізатора двоокису марганцю [H₂O(terpy)Mn^III(µ-O)₂ Mn^IV(terpy)H₂O](NO₃)₃ і наночастинок TiO₂ під час електролізу води за допомогою спектроскопії і комп’ютерного моделювання. На відміну від раніше запропонованих методів наднизьких температур (7° K) окис TiO₂ на поверхні електродів дає значний якісний ефект при електролізі води.
 

Рис. 2. Структура каталізатора двоокису марганцю.

Дослідження каталізаторів японськими науковцями ***

Науковці університету Ібаракі і університету Ніігата, Японія, дослідили каталітичну активність комплексу ([(NH₃)₅Ru-O-Ru(NH₃)₄-O-Ru(NH₃)₅]⁶⁺) в однорідному водному розчині і адсорбованій системі (глина). Реакція в водному розчині з виділенням O2 була нестабільною (з розпадом каталізатора). Реакція з глиною підтримувалася і за умов високої концентрації. Максимальна каталітична активність і відповідна дисперсія були 1.7×10⁻² s⁻¹ при 2.39 nm.

* Department of Chemistry, Emory University, Atlanta, GA 30322, USA;
Institut Parisien de Chimie Moléculaire, UMR CNRS 7201, UPMC Univ. Paris 06, Case 42, 4 place Jussieu, 75005 Paris, France.

** Gonghu Li, Eduardo M. Sproviero, Robert C. Snoeberger III, Nobuhito Iguchi, James D.
Blakemore, Robert H. Crabtree, Gary W. Brudvig and Victor S. Batista.

*** Department of Chemistry, Faculty of Science and Engineering, Ibaraki University Japan and Faculty of Education, Niigata University Japan.

добавлено 31.03.10 20:13:46 | проглянуто 1318 раз