Ученые добиваются прорыва в процессе производства водородного топлива
Согласно новой статье, опубликованной в Nature Communications, Бен-Гурионский университет Негева (BGU) и Израильский технологический институт Техниона обнаружили химический механизм, который позволит разработать новый и более эффективный фотохимический процесс для получения водородного топлива из воды.
Команда ученых является первой, кто успешно выявил фундаментальную химическую реакцию, присутствующую в солнечной энергии, которая может сформировать недостающее звено для выработки электроэнергии, необходимой для выполнения этого процесса.
Она позволяет процессу разворачиваться естественным образом, вместо того чтобы полагаться на большое количество техногенных источников энергии или драгоценных металлов, чтобы катализировать реакцию. Производство водорода не выделяет парниковых газов, но до сих пор этот процесс требовал больше энергии, чем генерировал, и в результате, имел ограниченную коммерческую жизнеспособность.
«Наше открытие может оказать существенное влияние на усилия по замене углеродосодержащего топлива более экологически чистым водородным топливом», — говорят исследователи. «Производители автомобилей стремятся развивать водородные транспортные средства, которые считаются эффективными и экологически чистыми и в отличие от электромобилей, позволяют быструю заправку топливом и имеют увеличенный пробег».
Производство водорода для топлива требует расщепления молекул воды (H2O) на два атома водорода и один атом кислорода. Исследование выявило прорыв в понимании механизма, который возникает при фотохимическом расщеплении перекиси водорода (H2O2) над фотоэлектродами из оксида железа, который включает разделение реакции фотоокисления с линейного на нелинейный кинетический механизм, который предполагает согласованное взаимодействие между адионами, индуцированными депротонированием H2O2 в щелочном растворе с соседними промежуточными видами реакции фотоокисления воды, в результате чего задействованы два реакционных участка, как в реакциях Лангмюра-Гиншельвуда.
«Помимо научного прорыва, мы показали, что механизм фотоэлектрохимической реакции связан с семейством химических реакций, за которые профессор Герхард Эртл был удостоен Нобелевской премии по химии 2007 года», — говорит доктор Йохелис из отделения BGU. «Наше исследование открывает новые стратегии для фотохимических процессов».
Yotam Y. Avital et al. Two-site H2O2 photo-oxidation on haematite photoanodes, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-06141-0