Революционни катализатори: Майнц открива нова тайна за зеления водород!

Революционни катализатори: Майнц открива нова тайна за зеления водород!

На 11 март 2025 г. изследователи от университета Йоханес Гутенберг в Майнц постигнаха новаторски напредък в изследването на производството на зелен водород. Те разработиха евтини и ефективни катализатори за разделяне на водата, направени от кобалт и волфрам. Тези материали са не само леснодостъпни, но и евтини, което значително увеличава тяхната приложимост в индустриален мащаб. Изчерпателните резултати са публикувани в списание Angewandte Chemie.

За разлика от конвенционалните каталитични конвертори, които често страдат от загуба на производителност, новоразработеният каталитичен конвертор показва забележителна самооптимизация. Неговата ефективност нараства с течение на времето, което се дължи на дълбоки химични промени по време на процеса на разделяне на водата. Кобалтът се променя от Co2+ на Co3+, докато съотношението на W5+ към W6+ се променя във волфрама. Тази динамика подобрява кинетиката на реакцията на отделяне на кислород, което се счита за критичен праг в процеса.

Иновативен механизъм за разделяне на водата

Друг важен принос за производството на водород идва от изследователи, ръководени от д-р Паоло Джусто, които интензивно изследват механизма на разделяне на водата с помощта на катализатори от въглероден нитрид. Те успяха да определят подробни взаимодействия между въглероден нитрид и вода, особено преноса на протони и електрони под въздействието на светлина. Доказано е, че въглеродният нитрид е ефективен катализатор, позволяващ производството на водород чрез изкуствена фотосинтеза.

Констатациите показват, че въглеродният нитрид е в състояние да разгради водата на нейните компоненти кислород и водород. Този процес е от решаващо значение за напредъка в производството на по-ефективни каталитични материали за производство на водород от слънчева светлина. Катализаторът абсорбира светлината и използва нейната енергия, за да дестабилизира водните молекули, като по този начин причинява протонно-свързан електронен трансфер, който отслабва химическите връзки на водата.

Перспективи за устойчиви енергийни решения

Развитието на двата изследователски проекта има далечни последици за бъдещото производство на енергия. Самооптимизирането на катализатора, направен от кобалт и волфрам, може да помогне за повишаване на ефективността на производството на зелен водород в дългосрочен план. В същото време констатациите за динамиката на въглеродния нитрид и водните молекули осигуряват по-дълбока основа за разбиране за формирането на устойчиви енергийни решения.

Финансирането на изследователски проекти също заслужава да се спомене: Dandan Gao се подкрепя като част от програмата Walter Benjamin на DFG, която позволява на учените във фазата на квалификация след докторската си степен да изпълняват свои собствени изследователски проекти. Проектът също така получава подкрепа от фондация Carl Zeiss, фондация Alexander von Humboldt и профилната област на JGU SusInnoScience.

Като цяло, изследванията на тези катализатори доближават устойчивото производство на водород и биха могли да имат решаващ принос за намаляване на зависимостта от изкопаеми горива. Бъдещите разработки във водородната технология остават една от най-вълнуващите области в приложната химия.