Catalizatori revoluționari: Mainz descoperă un nou secret pentru hidrogenul verde!

Catalizatori revoluționari: Mainz descoperă un nou secret pentru hidrogenul verde!

Pe 11 martie 2025, cercetătorii de la Universitatea Johannes Gutenberg din Mainz au făcut progrese inovatoare în cercetarea producției de hidrogen verde. Ei au dezvoltat catalizatori de divizare a apei ieftini și eficienți din cobalt și wolfram. Aceste materiale nu sunt doar ușor accesibile, ci și ieftine, ceea ce crește semnificativ aplicabilitatea lor la scară industrială. Rezultatele cuprinzătoare au fost publicate în jurnalul Angewandte Chemie.

Spre deosebire de convertoarele catalitice convenționale, care suferă adesea de o pierdere de performanță, noul convertor catalitic prezintă o auto-optimizare remarcabilă. Eficiența sa crește în timp, ceea ce se datorează modificărilor chimice profunde în timpul procesului de scindare a apei. Cobaltul se schimbă de la Co2+ la Co3+, în timp ce raportul dintre W5+ și W6+ se modifică în wolfram. Această dinamică îmbunătățește cinetica de reacție a evoluției oxigenului, care este considerat un prag critic în proces.

Mecanismul inovator de împărțire a apei

O altă contribuție semnificativă la producția de hidrogen vine din partea cercetătorilor conduși de dr. Paolo Giusto, care au investigat intens mecanismul divizării apei folosind catalizatori cu nitrură de carbon. Ei au putut determina interacțiuni detaliate între nitrura de carbon și apă, în special transferul de protoni și electroni sub influența luminii. Nitrura de carbon s-a dovedit a fi un catalizator eficient, permițând producerea de hidrogen prin fotosinteză artificială.

Descoperirile arată că nitrura de carbon este capabilă să descompună apa în componentele sale oxigen și hidrogen. Acest proces este crucial pentru a avansa producția de materiale catalizatoare mai eficiente pentru producerea de hidrogen din lumina soarelui. Catalizatorul absoarbe lumina și își folosește energia pentru a destabiliza moleculele de apă, provocând astfel un transfer de electroni cuplati cu protoni care slăbește legăturile chimice ale apei.

Perspective pentru soluții energetice durabile

Evoluțiile din ambele proiecte de cercetare au implicații de anvergură pentru producția viitoare de energie. Auto-optimizarea catalizatorului din cobalt și wolfram ar putea ajuta la creșterea eficienței producerii hidrogenului verde pe termen lung. În același timp, descoperirile privind dinamica nitrurii de carbon și a moleculelor de apă oferă o bază mai profundă de înțelegere pentru formarea soluțiilor energetice durabile.

Merită menționată și finanțarea proiectelor de cercetare: Dandan Gao este sprijinit în cadrul programului Walter Benjamin al DFG, care permite oamenilor de știință aflați în faza de calificare după doctorat să-și desfășoare propriile proiecte de cercetare. Proiectul primește și sprijin de la Fundația Carl Zeiss, Fundația Alexander von Humboldt și zona de profil JGU SusInnoScience.

În general, cercetarea acestor catalizatori aduce mai aproape producția durabilă de hidrogen și ar putea aduce o contribuție decisivă la reducerea dependenței de combustibilii fosili. Evoluțiile viitoare în tehnologia hidrogenului rămân unul dintre cele mai interesante domenii ale chimiei aplicate.