Revoliuciniai katalizatoriai: Maincas atranda naują žaliojo vandenilio paslaptį!

Revoliuciniai katalizatoriai: Maincas atranda naują žaliojo vandenilio paslaptį!

2025 m. kovo 11 d. Mainco Johanneso Gutenbergo universiteto mokslininkai padarė novatorišką pažangą tyrinėdami žaliojo vandenilio gamybą. Jie sukūrė nebrangius ir efektyvius vandens skaidymo katalizatorius, pagamintus iš kobalto ir volframo. Šios medžiagos yra ne tik lengvai prieinamos, bet ir nebrangios, o tai žymiai padidina jų pritaikymą pramoniniu mastu. Išsamūs rezultatai buvo paskelbti žurnale Angewandte Chemie.

Priešingai nei įprasti kataliziniai konverteriai, kurių veikimas dažnai prarandamas, naujai sukurtas katalizinis konverteris puikiai optimizuoja save. Jo efektyvumas laikui bėgant didėja, o tai lemia gilūs cheminiai pokyčiai vandens dalijimosi proceso metu. Kobaltas keičiasi nuo Co2+ iki Co3+, o W5+ ir W6+ santykis volframe. Ši dinamika pagerina deguonies išsiskyrimo reakcijos kinetiką, kuri laikoma kritine proceso riba.

Naujoviškas vandens padalijimo mechanizmas

Kitas reikšmingas indėlis į vandenilio gamybą yra mokslininkų, vadovaujamų daktaro Paolo Giusto, kurie intensyviai tyrė vandens dalijimosi mechanizmą naudojant anglies nitrido katalizatorius. Jie sugebėjo nustatyti išsamią anglies nitrido ir vandens sąveiką, ypač protonų ir elektronų perdavimą šviesos įtakoje. Įrodyta, kad anglies nitridas yra veiksmingas katalizatorius, leidžiantis dirbtinės fotosintezės būdu gaminti vandenilį.

Išvados rodo, kad anglies nitridas gali suskaidyti vandenį į jo komponentus deguonį ir vandenilį. Šis procesas yra labai svarbus siekiant paskatinti efektyvesnių katalizatorių, skirtų vandenilio gamybai iš saulės spindulių, gamybą. Katalizatorius sugeria šviesą ir naudoja savo energiją destabilizuodamas vandens molekules, taip sukeldamas protonų elektronų perdavimą, kuris susilpnina vandens cheminius ryšius.

Tvarios energetikos sprendimų perspektyvos

Abiejų mokslinių tyrimų projektų raida turi didelių pasekmių būsimai energijos gamybai. Savaiminis katalizatoriaus, pagaminto iš kobalto ir volframo, optimizavimas ilgainiui gali padėti padidinti žaliojo vandenilio gamybos efektyvumą. Tuo pačiu metu išvados apie anglies nitrido ir vandens molekulių dinamiką suteikia gilesnį supratimą apie tvarios energijos sprendimų formavimą.

Taip pat verta paminėti mokslinių tyrimų projektų finansavimą: Dandan Gao remiamas kaip DFG Walterio Benjamino programos dalis, kuri suteikia galimybę mokslininkams, baigusiems doktorantūros studijas, vykdyti savo mokslinių tyrimų projektus. Projektą taip pat remia Carl Zeiss fondas, Alexander von Humboldt fondas ir JGU profilio sritis SusInnoScience.

Apskritai šių katalizatorių tyrimai priartina tvarią vandenilio gamybą ir gali labai padėti sumažinti priklausomybę nuo iškastinio kuro. Būsimi vandenilio technologijų pokyčiai išlieka viena įdomiausių taikomosios chemijos sričių.