Новости химической науки > Новый катализатор выделит водород из морской воды

Исследователи из США разработали новый катализатор, который может способствовать выделению водорода из морской воды. Новый металлооксидный катализатор отличается высокой стабильностью и каталитической активностью, его получение стоит сравнительно недорого.

Разработанный в группе Лонга оксомолибденовый комплекс может способствовать получению водорода из морской воды. (Рисунок из Nature, 2010, DOI: 10.1038/nature08969)

Водород в последнее время привлекает внимание исследователей как экологически чистый источник энергии. В настоящее время водород получают переработкой природного газа, этот процесс основан на взаимодействии водяного пара с метаном в присутствии никелевого катализатора. Целевым продуктом этой реакции является водород, однако при гидратации метана образуется диоксид углерода, способствующий развитию парникового эффекта.

В группе Джеффри Лонга (Jeffrey Long) из Университета Калифорнии (Беркли) получили простой молибденовый оксокомлекс, который может играть роль электрокатализатора, понижая значение энергии, которое требуется при восстановлении водорода из воды на ртутном электроде. Кларк молибдена в земной коре составляет 1,1 ·10^–4% по массе, поэтому молибден существенно дешевле, чем катализаторы на основе производных благородных металлов, что может позволить разработать методы крупномасштабного производства водорода с новым катализатором (кларк платины, например составляет около 10^–6%).

Донг поясняет, что высокая стабильность нового катализатора, по-видимому, обуславливается прочным связыванием пентадентатного лиганда с металлоцентром. Он добавляет, что молекула очень устойчива и сохраняет устойчивость в водных растворах весьма долгое время – исследователи не наблюдали потерю каталитической активности нового комплекса в течение трех дней непрерывного протекания каталитического разложения воды.

Немаловажно и то обстоятельство, что разработанный в группе Лонга катализатор сохраняет стабильность, в том числе, и в присутствии примесей, которые могут находиться в водах мирового океана, что позволяет говорить о возможности получения водорода непосредственно из морской воды, минуя стадию предварительной обработки. Исследователи протестировали новую каталитическую систему на образце морской воды, отобранной у побережья Калифорнии, и обнаружили, что при разложении морской воды каталитическая активность производного молибдена сравнима с каталитической активностью, проявляемой при разложении дистиллированной воды при нейтральных значениях pH. Возможность эксплуатации нового катализатора непосредственно в морской воде не требует введения в систему электролита и исключает использование органических кислот или растворителей, которые могут привести к разрушению катализатора.

Брюс Эван (Bruce Ewan), специалист по методам получения водорода и возобновляемым источникам энергии из Университета Шеффилда заявляет, что работа коллег из Беркли наглядно демонстрирует высокую каталитическую активность нового молибденового оксокомплекса, каталитическая активность которого на порядок выше активности других катализаторов, разработанных ранее для ускорения электрохимического разложения воды. Эван заявляет, что новый катализатор может использоваться и для других процессов, протекающих с участием ионов гидроксония.

В группе Лонга надеются модернизировать систему таким образом, чтобы в будущем новый катализатор можно было применять в комбинации с солнечными батареями, чтобы получать водород за счет солнечной энергии. В настоящее время исследователи изучают вллияните лигандного окружения, стремясь понизить значение потенциала, при котором протекает электрохимическая реакция, увеличив тем самым эффективность каталитической системы.

Источник: Nature, 2010, DOI: 10.1038/nature08969

метки статьи: #квантовая химия, #неорганическая химия, #физическая химия, #химическая технология