Вчені розгадали принцип дії каталізаторів

Розщеплення води на водень та кисень є важливою хімічною реакцією,  особливо враховуючи використання водню як джерела енергії для стійкої мобільності в майбутньому. Міжнародна дослідницька група дійшла спільного висновку щодо принципу роботи одного із каталізаторів, який використовується в цій реакції.

Про це пише ІА "Конкурент" з посиланням на  technology.org.

Водень є ключовим елементом для досягнення стійкої мобільності в майбутньому, особливо «зелений» водень, отриманий в результаті розщепленням води за допомогою відновлюваних джерел енергії. У паливних елементах водень може використовуватися в хімічних реакціях для отримання електричної енергії, яка, в свою чергу, є джерелом живлення електродвигунів. Водень також використовується у виробництві синтетичних рідких палив.

Процес використання електрики для розщеплення води (електроліз) охоплює дві реакції, які не можуть відбуватися незалежно: утворення водню на одному електроді та кисню на іншому. Хіміки називають ці дві часткові реакції виділенням водню та кисню. Для того щоб оптимізувати весь процес, вчені досліджують використання нових матеріалів, які діють як каталізатори та спрощують часткові реакції.

«Безперечно, найбільшою проблемою у розробці каталізаторів для цих двох часткових реакцій є реакція виділення кисню»,  - стверджує  Хав'єр Перес-Рамірес, професор Швейцарської вищої технічної школи Цюріха.

Міжнародна дослідницька група, очолювана Інститутом ім. Фрітца Габера Наукового товариства ім. Макса Планка в Берліні, за участю Швейцарської вищої школи нещодавно провели дослідження, яке дало принципово нові уявлення про каталітичні матеріали для реакції виділення кисню. Дослідники змогли продемонструвати, що хороші каталітичні показники зумовлені переважно процесами, які відбуваються на поверхні каталізатора, а не електрохімічними процесами.

«Ми вивчали особливу форму каталізу, а саме електрокаталіз, і виявили, що він підпорядковується відомим законам звичайних каталітичних реакцій», - розповів Гвідо Зічітелла, вчений групи Перес-Раміреса. – Такий висновок є новим, оскільки вчені раніше вважали, що електрокаталітичні реакції в основному визначаються електрохімічними процесами».

У своєму дослідженні вчені використовували каталізатори, виготовлені з матеріалу, який сьогодні найбільш часто використовується дослідницькими лабораторіями для проведення такої  реакції: оксиду іридію. Професор Перес-Рамірес та його група виробляли каталізатори з різним ступенем активності, замінюючи різну кількість каталітично активних атомів кисню каталітично неактивними атомами хлору. Ці каталізатори дозволили дослідникам вивчати ефекти хімії поверхні окремо від електрохімії. Це нове розуміння могло б допомогти у розробці високопродуктивних електрокаталізаторів та пошуку нових, більш дешевих каталітичних матеріалів, що відкриває шлях до сталого, енергоефективного та економічного виробництва водню.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ: 

• Науковці знайшли новий спосіб лікування ВІЛ
• Вчені дізналися, чому кажани часто "врізаються" в стіни
• Прорив у транспланталогії: вчені винайшли датчик, що може розчинятись в тілі людини