Oamenii de știință de la Universitatea din Illinois au descoperit o nouă modalitate de a face apă, fără pop. Nu numai că pot produce apă din materii prime improbabile, cum ar fi alcoolii, dar și munca lor ar putea duce la catalizatori mai buni și la celule de combustibil mai puțin costisitoare.
„Am constatat că hidrurile metalice neconvenționale pot fi utilizate pentru un proces chimic numit reducerea oxigenului, care este o parte esențială a procesului de producere a apei”, a spus Zachariah Heiden, doctorand și autor principal al unui lucrare acceptată pentru publicare în Journal of the American Chemical Society și postată pe site-ul său web.
O moleculă de apă (cunoscută formal sub numele de monoxid de dihidrogen) este compusă din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. Dar nu puteți lua pur și simplu doi atomi de hidrogen și lipiți-i pe un atom de oxigen. Reacția efectivă pentru a face apa este puțin mai complicată: 2H2 + O2 = 2H2O + Energie.
În engleză, ecuația spune: Pentru a produce două molecule de apă (H2O), două molecule de hidrogen diatomic (H2) trebuie combinate cu o moleculă de oxigen diatomic (O2). Energia va fi eliberată în acest proces.
„Aceasta reacția (2H2 + O2 = 2H2O + Energie) este cunoscută de două secole, dar până acum nimeni nu a făcut-o să funcționeze într-o soluție omogenă „, a declarat Thomas Rauchfuss, un profesor de chimie al U. I. autorul corespunzator.
Reacția bine-cunoscută descrie, de asemenea, ce se întâmplă în interiorul unei celule de combustibil cu hidrogen.
Într-o celulă tipică de combustibil, hidrogenul gaz diatomic pătrunde pe o parte a celulei, gazul oxigen diatomic intră cealaltă parte. Moleculele de hidrogen își pierd electronii și devin încărcate pozitiv printr-un proces numit oxidare, în timp ce moleculele de oxigen câștigă patru electroni și devin încărcate negativ printr-un proces numit reducere. Ionii de oxigen încărcați negativ se combină cu ioni de hidrogen încărcați pozitiv pentru a forma apă și a elibera energie electrică.
„Partea dificilă” a celulei de combustibil este reacția de reducere a oxigenului, nu reacția de oxidare a hidrogenului, a spus Rauchfuss. „Am constatat, totuși, că noii catalizatori pentru reducerea oxigenului ar putea duce, de asemenea, la noi mijloace chimice pentru oxidarea hidrogenului.”
Rauchfuss și Heiden au investigat recent o generație relativ nouă de catalizatori de hidrogenare de transfer pentru utilizare ca hidruri metalice neconvenționale pentru reducerea oxigenului.
În lucrarea lor JACS, cercetătorii se concentrează exclusiv pe reactivitatea oxidativă a catalizatorilor de hidrogenare a transferului pe bază de iridiu într-o soluție omogenă, neapoasă. Au descoperit că efectul complexului de iridiu este atât oxidarea alcoolilor, cât și reducerea oxigenului.
„Majoritatea compușilor reacționează fie cu hidrogen, fie cu oxigen, dar acest catalizator reacționează cu ambii”, a spus Heiden. „Reacționează cu hidrogenul pentru a forma o hidrură, și apoi reacționează cu oxigenul pentru a face apă; și face acest lucru într-un solvent omogen, neapos.”
Noii catalizatori ar putea conduce la dezvoltarea eventuală a celulelor de combustibil cu hidrogen mai eficiente, scăzând substanțial costurile acestora, a spus Heiden.
Lucrarea a fost finanțată de Departamentul Energiei din SUA.