Aktuálne správy Späť na správy
Energetika: Krok k vodíkovej budúcnosti
Tuesday 16 March 2010 Zväčšiť písmo | Vytlačiť stránku
Atlanta 16. marca (TASR) – Objemné molekuly pomohli výrazne zefektívniť oxidáciu vody, kľúčovú etapu cesty k získavaniu vodíka pomocou slnečného svetla.
V predbežnom online vydaní časopisu Science (Science Express) to oznámil deväťčlenný tím Craiga Hilla z Emoryovej univerzity v Atlante (štát Georgia, USA). V tíme bola aj jedna Francúzka a ako prvý autor článku figuruje jeho študent Qiushi Yin.
Výsledný bezuhlíkový molekulárny katalyzátor sprostredkúva zatiaľ najrýchlejšiu slnečnou energiou poháňanú oxidáciu vody, nevyhnutnú pre výrobu paliva budúcnosti - vodíka.
Prakticky využiteľný katalyzátor pre oxidáciu vody musí byť selektívny - čiže sprostredkúvať iba to, na čo je určený -, stabilný - čiže nesmie sa pri reakcii spotrebovávať -, reakcia s ním musí prebiehať rýchlo a mal by byť homogénny, čo zvyšuje efektívnosť.
Nový katalyzátor má všetky štyri tieto vlastnosti. A nielen to: jeho základom je pomerne lacný a v prírode sa hojne vyskytujúci prvok kobalt. Craig Hill s kolegami ho vyvinuli v rámci úsilia napodobniť prírodné procesy, najmä fotosyntézu, pri výrobe paliva nezaťažujúceho životné prostredie. Dlhodobým cieľom je využiť slnečnú energiu na rozklad vody na vodík a kyslík. Pri spaľovaní vodíka spätne vzniká voda a tá zasa vstupuje do cyklu ako čistý obnoviteľný zdroj.
Na tento proces treba vyriešiť tri úlohy. Po prvé, mať efektívny kolektor slnečnej energie. Po druhé, mať katalyzátor na oxidáciu vody na kyslík. Po tretie, mať katalyzátor na redukciu vody na vodík. Z vedeckého hľadiska môže byť najťažšia práve tá druhá.
"Naším cieľom je katalyzátor pre oxidáciu vody, ktorý neobsahuje nič organické, pretože organické zložky sa skombinujú s kyslíkom, čím samé seba zničia. Skončíte s kopou nepotrebnej mazľaviny," povedal Craig Hill.
Pripomenul, že v živej prírode fungujú ako katalyzátory enzýmy. Ten, ktorý v zelených rastlinách pracuje pri vyvíjaní kyslíka, je takmer najmenej stabilným katalyzátorom v prírode a jedným z najkrátkodobejších, pretože má aj najnáročnejšiu úlohu.
"Tento zložitý prírodný proces sme zduplikovali prevzatím niektorých základných znakov fotosyntézy do syntetického bezuhlíkového homogénneho systému. Výsledkom je ďaleko stabilnejší katalyzátor pre oxidáciu vody než ten prírodný," vysvetlil Craig Hill.
Dobrý katalyzátor pre oxidáciu vody sa vedci usilujú vyvinúť už desaťročia – homogénnych dosiaľ predložili vyše 40. Takmer všetky však okrem iných problematických bodov zahŕňajú organické zložky, ktoré sa pri oxidácii rýchlo spaľujú.
Craigovi Hillovi s kolegami sa to pred dvoma rokmi sčasti podarilo prekonať. Vyvinuli stabilný, homogénny a bezuhlíkový katalyzátor, v tom čase aj najrýchlejší. Malo to však háčik. Základom bolo ruténium, pomerne vzácny prvok s vysokou cenou.
Začali preto experimentovať s hojnejším a lacnejším kobaltom. Výsledok: ešte rýchlejší katalyzátor oxidácie vody pomocou slnečného svetla ako ruténiový. Rozhodujúce pre úspech boli objemné molekuly označované ako polyoxometalátové ligandy (atómy, ióny, alebo molekuly, prepožičiavajúce väzbové elektróny centrálnemu atómu). Samozoskupujú sa vo vriacej vode zo solí wolfrámu, kobaltu a fosforu, čím okolo kobaltu vzniká akýsi štít.
Zdroje:
Science Express z 11.3.2010
Komuniké Emory University z 11.3.2010
Všetky práva vyhradené. Publikovanie alebo ďalšie šírenie správ a fotografií zo zdrojov TASR je bez predchádzajúceho písomného súhlasu TASR porušením autorského zákona
