Az Illinoisi Egyetem tudósai felfedezték a víz készítésének új módját, pop nélkül. Nem csak valószínűtlen kiindulási anyagokból, például alkoholokból készíthetnek vizet, munkájukkal jobb katalizátorokhoz és olcsóbb üzemanyagcellákhoz is vezethetnek.
“Megállapítottuk, hogy a nem szokványos fémhidridek felhasználhatók az oxigén redukciójának nevezett kémiai folyamathoz, amely elengedhetetlen része a vízkészítés folyamatának.” – mondta Zachariah Heiden, doktorandusz, a elfogadta a Journal of the American Chemical Society folyóiratban való közzétételre és közzétette a weboldalán.
A vízmolekula (formálisan dihidrogénmonoxid néven ismert) két hidrogénatomból és egy oxigénatomból áll. De nem lehet egyszerűen két hidrogénatomot felvenni és egy oxigénatomra ragasztani. A vízkészítés tényleges reakciója egy kicsit bonyolultabb: 2H2 + O2 = 2H2O + energia.
Magyarul az egyenlet azt mondja: Két vízmolekula (H2O) előállításához két diatómikus hidrogénmolekulát (H2) kell kombinálni egy diatomikus oxigénmolekulával (O2). A folyamat során energia szabadul fel.
“Ez reakció (2H2 + O2 = 2H2O + energia) két évszázad óta ismert, de mindeddig senki sem tette homogén megoldásként működni. “- mondta Thomas Rauchfuss, az Egyesült Államok vegyészprofesszorának első munkatársa. Levelezési cím.
A jól ismert reakció leírja azt is, hogy mi történik egy hidrogén tüzelőanyag cellában.
Egy tipikus tüzelőanyag-cellában a diatomikus hidrogéngáz a cella egyik oldalára, a diatomikus oxigéngáz jut be a másik oldal. A hidrogénmolekulák elveszítik elektronjaikat és pozitív töltésűvé válnak az oxidációnak nevezett folyamat révén, míg az oxigénmolekulák négy elektronra tesznek szert és negatív töltésűvé válnak a redukciónak nevezett folyamat révén. A negatív töltésű oxigénionok a pozitív töltésű hidrogénionokkal együtt vizet alkotnak és elektromos energiát szabadítanak fel.
Az üzemanyagcella “nehéz oldala” az oxigén redukciós reakció, nem pedig a hidrogén oxidációs reakció – mondta Rauchfuss. “Megállapítottuk azonban, hogy az oxigén redukciójának új katalizátorai új kémiai eszközökhöz vezethetnek a hidrogén oxidációjához is.”
Rauchfuss és Heiden nemrégiben egy viszonylag új generációs transzfer-hidrogénező katalizátort vizsgáltak, amelyek rendhagyó fémhidridekként használhatók az oxigén redukciójához.
JACS cikkükben a kutatók kizárólag az irídium-alapú transzfer-hidogenizációs katalizátorok oxidatív reaktivitására koncentrálnak homogén, nem vizes oldatban. Megállapították az irídium komplex hatásait, mind az alkoholok oxidációját, mind az oxigén redukcióját.
“A legtöbb vegyület hidrogénnel vagy oxigénnel reagál, de ez a katalizátor mindkettővel reagál” – mondta Heiden. “Hidrogénnel reagálva hidridet képez, majd oxigénnel reagálva vizet állít elő; és ezt homogén, nem vizes oldószerben teszi.”
Az új katalizátorok hatékonyabb hidrogén üzemanyagcellák fejlesztéséhez vezethetnek, jelentősen csökkentve azok költségeit – mondta Heiden.
A munkát az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma finanszírozta.