Ученые нашли способ создать дешевое водородное топливо

Химики раскрыли секрет молекул воды.

Химики обнаружили скрытый энергетический барьер в расщеплении молекул воды для производства водородного топлива. Ученые смогли объяснить неэффективность расщепления молекул воды и выяснили, как это изменить. Результаты исследования открывают путь для снижения стоимости производства водородного топлива.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications, пишет Interesting Engineering.

Расщепление молекул воды является отличным способом для создания водородного топлива, которое способно заменить традиционные виды топлива, созданные из ископаемых источников. Хотя процесс расщепления воды кажется простым в теории, на практике он оказывается менее эффективным и требует значительно больше энергии, чем предсказывает теория. Теперь химики обнаружили в чем причина.

По словам ученых, во время расщепления молекул воды происходит две реакции. Реакцию, в результате которой можно отделить кислород, провести сложно и она требует больше энергии, чем показывают теоретические расчеты. Теория говорит, что нужно напряжение примерно в 1,2 вольта, но на самом деле необходимо 1,5-1,6 вольта. В итоге это более затратный процесс, ведь нужно больше энергии, а потому расщепление воды молекул не происходит в больших масштабах.

Химики решили выяснить, почему для расщепления воды нужно так много энергии и что мешает производить менее затратную реакцию. Для этого ученые нанесли воду на электроды и изучили положение молекул. Они обнаружили, что после того, как на электрод было подано напряжение, то молекулы воды перевернулись. В качестве электродов ученые использовали богатый железом минерал, известный как гематит.

Из-за того, что электрод отрицательно заряженные, молекулы воды направляют свои положительно заряженные атомы водорода к поверхности электрода. Но в этом случае перенос электронов от атомов кислорода к активному участку электрода блокируется.

Химики обнаружили, что при сильном электрическом поле, оно заставляет молекулы воды переворачиваться и атомы кислорода в этом случае указывают на поверхность электрода. После этого атомы водорода уходят и электроны кислорода могут перемещаться к электроду.

Ученые обнаружили, что молекулы воды легче переворачивать в определенных условиях относительно pH воды. Переворачивание при более высоком pH приводило к более эффективной реакции. При более низком pH переворачивание становится более затратным с точки зрения энергии.

Исследование показывает, что такое поведение молекул воды, когда они переворачиваются, является ключевым энергетическим барьером для выделения кислорода, а это критическая реакция при расщеплении воды.

Учитывая новые данные ученые считают, что этот открывает новые возможности для снижения стоимости производства водородного топлива.

Химики говорят, что создав новые катализаторы, которые облегчают переворачивание молекул воды, можно сделать расщепление молекул воды эффективным и экономным с точки зрения затраченной энергии и денег.

Для того, чтобы перейти к масштабному использованию водородного топлива и отказаться от ископаемого топлива, необходимо использовать материалы с правильными электрокаталитическими и оптическими свойствами, а также солнечное излучение, считают химики.

Хотя еще нужно применять ток для выполнения электрохимических реакций, частицы света позволяют применять меньшее напряжение. И чем меньшее напряжение, тем дешевле становится водородное топливо.

Вы можете поддержать сайт Charter97.org следующим образом:

РАСЧЕТНЫЙ МУЛЬТИВАЛЮТНЫЙ СЧЕТ ДЛЯ ПОЖЕРТВОВАНИЙ:

Название банка: Bank Millennium S.A.
Адрес: ul. Stanislawa Zaryna, 2A, 02-593, Warszawa
IBAN: PL97116022020000000216711123
SWIFT: BIGBPLPW
Название владельца счета: Fundacja “KARTA ‘97”
Назначение платежа: Darowizna na cele statutowe

Связаться с нами можно по адресу [email protected]