Gli scienziati dellUniversità dellIllinois hanno scoperto un nuovo modo di produrre acqua e senza pop. Non solo possono produrre acqua da materiali di partenza improbabili, come gli alcoli, ma il loro lavoro potrebbe anche portare a catalizzatori migliori e celle a combustibile meno costose.
“Abbiamo scoperto che gli idruri metallici non convenzionali possono essere utilizzati per un processo chimico chiamato riduzione dellossigeno, che è una parte essenziale del processo di produzione dellacqua”, ha detto Zachariah Heiden, uno studente di dottorato e autore principale di un documento accettato per la pubblicazione nel Journal of the American Chemical Society e pubblicato sul suo sito Web.
Una molecola dacqua (formalmente nota come monossido di diidrogeno) è composta da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Ma non puoi semplicemente prendere due atomi di idrogeno e incollarli su un atomo di ossigeno. La reazione effettiva per produrre acqua è un po più complicata: 2H2 + O2 = 2H2O + Energia.
In inglese, lequazione dice: Per produrre due molecole di acqua (H2O), due molecole di idrogeno biatomico (H2) devono essere combinate con una molecola di ossigeno biatomico (O2). Nel processo verrà rilasciata energia.
“Questo reazione (2H2 + O2 = 2H2O + Energy) è nota da due secoli, ma fino ad ora nessuno lha fatta funzionare in una soluzione omogenea “, ha detto Thomas Rauchfuss, un professore di chimica dellUniversità di I. autore corrispondente.
La ben nota reazione descrive anche cosa accade allinterno di una cella a combustibile a idrogeno.
In una tipica cella a combustibile, lidrogeno gassoso biatomico entra da un lato della cella, il gas ossigeno biatomico entra laltra parte. Le molecole di idrogeno perdono i loro elettroni e si caricano positivamente attraverso un processo chiamato ossidazione, mentre le molecole di ossigeno guadagnano quattro elettroni e si caricano negativamente attraverso un processo chiamato riduzione. Gli ioni ossigeno caricati negativamente si combinano con ioni idrogeno caricati positivamente per formare acqua e rilasciare energia elettrica.
Il “lato difficile” della cella a combustibile è la reazione di riduzione dellossigeno, non la reazione di ossidazione dellidrogeno, ha detto Rauchfuss. “Abbiamo scoperto, tuttavia, che nuovi catalizzatori per la riduzione dellossigeno potrebbero anche portare a nuovi mezzi chimici per lossidazione dellidrogeno”.
Rauchfuss e Heiden hanno recentemente studiato una generazione relativamente nuova di catalizzatori di idrogenazione di trasferimento da utilizzare come idruri metallici non convenzionali per la riduzione dellossigeno.
Nel loro documento JACS, i ricercatori si concentrano esclusivamente sulla reattività ossidativa dei catalizzatori di idogenazione di trasferimento a base di iridio in una soluzione omogenea e non acquosa. Hanno scoperto che il complesso delliridio ha effetti sia sullossidazione degli alcoli che sulla riduzione dellossigeno.
“La maggior parte dei composti reagisce con lidrogeno o lossigeno, ma questo catalizzatore reagisce con entrambi”, ha detto Heiden. “Reagisce con lidrogeno per formare un idruro, quindi reagisce con lossigeno per produrre acqua; e lo fa in un solvente omogeneo e non acquoso”.
I nuovi catalizzatori potrebbero portare allo sviluppo finale di celle a combustibile a idrogeno più efficienti, riducendo sostanzialmente il loro costo, ha detto Heiden.
Il lavoro è stato finanziato dal Dipartimento dellEnergia degli Stati Uniti.