Ученые узнали, как превратить воду в топливо

Группа ученых из Калифорнийского технологического института раскрыла механизм работы кобальтового катализатора, который способен эффективно расщеплять воду и добывать из нее водород.

Ученые добавили набор лигандов в кобальт и смогли замедлить реакцию расщепления воды, чтобы досконально изучить ее химический механизм.

Ученые и инженеры во всем мире работают над поиском альтернативных источников энергии. В частности, над солнечными топливными элементами, которые в светлое время суток будут вырабатывать водород, чтобы впоследствии превратить его в экологически чистое высокоэффективное топливо. Однако пока не удается найти надежные катализаторы, необходимые для дешевого расщепления воды. Довольно эффективны платиновые катализаторы, но платина – слишком дорогой металл для этих целей.

Катализаторы из кобальта и никеля потенциально можно использовать в качестве дешевой альтернативы, но еще предстоит долгий путь по доведению их до стадии массового производства. Основная проблема в том, что пока никто не смог точно определить механизм, с помощью которого кобальт расщепляет воду.

Американским ученым удалось решить эту проблему. Более того, их успех открывает дорогу к разработке более эффективных катализаторов на основе железа - элемента, который присутствует на Земле в изобилии и стоит недорого.

Замедлив реакцию расщепления воды, ученые впервые с помощью ядерного магнитного резонанса могли наблюдать ключевые этапы данной реакции в присутствии кобальтового катализатора.

Преобладающим путем выработки водорода в кобальтовом катализаторе оказался так называемый механизм Демпси. Он включает в себя ключевые промежуточные реакции с захватом лишнего электрона и образованием соединение кобальт(II)-гидрид, который и является самым активным участником реакции расщепления.

Теперь ученые знают, что для получения водорода с помощью кобальтовых катализаторов нужно всего лишь добавить электронов. Еще предстоит найти соединения, которые смогли бы поставлять лишние электроны, или создать соединение кобальта с уже присутствующими в нем лишними электронами, но эта работа не представляется исследователям сложной.