Лента TH Новости Альтернативная энергетика


Очередной прорыв в создании солнечного топлива

∴ 158

Разделив молекулу воды на два атома водорода и один из кислорода, ученые могут использовать безграничную энергию солнца для получения чистого топлива. В новом исследовании, проведенном Национальной лабораторией Аргоннской национальной энергетической академии (DOE) и Гарвардским университетом, ученые зафиксировали ключевой шаг в процессе разделения воды, что приближает нас к массовому производству энергии.

SONY DSC

Для разделения молекулы воды требуется металлический катализатор, чтобы получить реакцию. В последнее время большое внимание уделяется кобальту, относительно богатому и недорогому катализатору, который при правильных условиях быстро и качественно разделяет воду на необходимые элементы.

Мы зафиксировали процесс разделения на атомарном уровне, и смогли разобраться с его особенностями.Один из авторов исследования, доктор Райан Хадт.

Общая реакция расщепления водой состоит из двух процессов. Исследователи сосредоточились на первом, а именно над окислением воды, что требует переноса четырех протонов и четырех электронов и в конечном итоге приводит к образованию связи кислород-кислород. Для этого процесса кислороду нужен временный партнер, который соединит компоненты. Роль такого партнера выполняет кобальтовый катализатор.

Но причина, по которой этот процесс еще недостаточно изучен, заключается в том, что передача и формирование связи происходят внезапно. Весь процесс занимает менее миллиардной доли секунды. Чтобы понять нюансы связующего действия, исследователям необходимо было провести измерения рентгеновской абсорбционной спектроскопии в лаборатории Advanced Photon Source Argonne.

Исследователи смогли непосредственно измерить состояния окисления кобальта, а затем использовать теорию для вычисления величины, известной как «обменная связь», квантовомеханическая величина, которая идентифицирует взаимосвязь между спинами электронов, которые перемещаются между атомами кислорода и кобальта. Исследователи обнаружили, что эти электроны вращаются в противоположных направлениях. Говоря научно: они антиферромагнетически связаны.

Узнав глубже сам механизм, ученые ускорили темпы обнаружения более качественных катализаторов. Более того, благодаря современным технологиям, можно искусственно выращивать необходимые катализаторы, с заданными параметрами.

Филипп Дончев