Сонца, кобальт і вада

Распрацаваны новы экалагічна чысты спосаб атрымання вадароднага паліва. Гамагенны каталізатар акіслення вады на аснове кобальту дазволіць атрымаць чыстае паліва без дадатковых рэагентаў з дапамогай сонечнага святла.

Спробы распрацоўкі прынцыпова адрознага ад існых «паліва будучыні» асуджаныя на актуальнасць і папулярнасць. Нават міфалагічная «гравіцапа» падаецца шырокай грамадскасці менавіта пад такім соўсам.

Аднак калі адкінуць загадзя абсурдныя гіпотэзы, існуе шэраг навукова абгрунтаваных і тэарэтычна магчымых падыходаў да альтэрнатыўнай выпрацоўкі энергіі. У прыватнасці, да іх можна аднесці біялягічнае паліва і магчымыя механізмы каталітычнага акіслення вады.

У апошнім нумары часопіса Science апублікаваная праца, прысвечаная распрацоўцы новага высокаэфектыўнага каталізатара акіслення вады – water oxidation catalyst (WOC).

Аўтары працы сцвярджаюць, што новы каталізатар дазволіць прынцыпова палепшыць працэс атрымання чыстага вадароднага паліва ў гамагенным асяроддзі.

Каб рэальна прэтэндаваць на прамысловае выкарыстанне, WOC павінен мець тры важных уласцівасці: быць стабільным, селектыўным і забяспечваць высокую хуткасць рэакцыі. Часцей за ўсё гетэрагенныя (міжфазавыя) каталізатары больш эфектыўныя, чым гамагенныя (аднафазавыя), аднак у дадзеным выпадку гамагеннасць каталізатара таксама ўваходзіць у набор патрэбных параметраў, бо ў выпадку акіслення вады ён больш зручны, яго прасцей вывучаць і аптымізаваць. Аўтары працы сцвярджаюць, што іх каталізатар мае ўсе гэтыя ўласцівасці. Ён створаны на аснове недарагога і недэфіцытнага металу – кобальту, што таксама вельмі зручна (часта эфектыўныя каталізатары выкарыстоўваюць солі рэдкіх і дарагіх металаў – рутэнія, плаціны, паладыю).

У цэлым працэсы атрымання паліва акісленнем вады грунтуюцца на ідэі «мадэлявання» прыроднага працэсу фотасінтэзу, які дазваляе атрымліваць энергію з вельмі высокім каэфіцыентам карыснага дзеяння.

На наступным этапе сваёй працы навукоўцы плануюць увесці свой каталізатар у ланцужок з сістэмай раскладання вады – сістэмай, якая працуе на сонечным святле. Доўгатэрміновай жа мэтай з'яўляецца распрацоўка прамысловага працэсу выпрацоўкі кіслароду і вадароду з вады з дапамогай аднаго толькі сонечнага святла ў якасці крыніцы энергіі. Атрыманы вадарод стане палівам, а яго спальванне з выпрацоўкай энергіі зноў дасць ваду, якая паступіць у наступны цыкл працы чыстай, бясшкоднай для навакольнага асяроддзя ўстаноўкі.

Асноўныя тэхнічныя складанасці на шляху да распрацоўкі такога механізму – неабходнасць стварэння эфектыўнага «светлазбіральніка», а таксама сінтэз каталізатараў акіслення вады да кіслароду і аднаўлення вады да вадароду ў адной і той жа рэакцыйнай сумесі. З падручніка хіміі мы ведаем, што такі працэс паспяхова працякае пры электролізе вады (прапусканні праз ваду электрычнага току), аднак ён патрабуе зашмат энергіі, каб выкарыстоўвацца для яе атрымання.

Аўтары працы лічаць, што здолелі вырашыць адну з трох вышэйапісаных праблем – эфектыўны каталізатар акіслення вады знойдзены.

У прыродзе працэс акіслення вады ідзе на ферментах, прычым гэтыя ферменты з'яўляюцца аднымі з самых нестабільных і кароткатрывалых.

Арганічныя рэчывы ў гэтай рэакцыі лёгка ўзаемадзейнічаюць з кіслародам і раскладаюцца. Таму для прамысловага выкарыстання распрацаваны каталізатар, які не ўтрымлівае лёгкаакісляльнай арганікі і ўвогуле не змяшчае вугляроду.

Менавіта ў гэтым рэвалюцыйнасць новага даследавання: раней рознымі групамі навукоўцаў было распрацавана больш за 40 гамагенных WOC, але яны былі арганічнымі і хутка «згаралі» падчас працы. Акрамя таго, быў распрацаваны эфектыўны ўстойлівы неарганічны аналаг, але ён утрымліваў замест кобальту рутэній, што рабіла яго ў разы даражэйшым. Навукоўцы сцвярджаюць, што новы кобальтавы каталізатар апярэджвае рутэніевы і па хуткасці рэакцыі акіслення вады на сонечным святле, таму ў цяперашнім выглядзе гатовы да прамысловага выкарыстання для атрымання паліва.

• 0
• 0
• 0
• 0
• 0
• 0
• 0
• 0