Трудно вообразить более зеленый способ привести планету в действие, чем использование солнечной энергии превратить воду в водородный газ. Это чистое топливо может быть перекачано по трубопроводу через топливные элементы для производства электричества и затем повторно объединено с кислородом для получения воды как отхода производства. Солнечный свет не ломает молекулы воды обособленно самостоятельно, однако, который является, почему Земля покрыта океанами.
Таким образом, исследователи провели десятилетия, ища катализаторы для способствования ему. И новая работа исследователей в Вирджинии делает ключевой шаг к той цели.Хороший солнечный катализатор должен быть гнездом многих отраслей. Это должно абсорбировать высокий уровень солнечной энергии, переместить получающиеся электроны в каталитическое место, где они могут разделить молекулы воды на атомы водорода и атомы кислорода, и наконец сшивать новую связь между двумя водородными ионами для генерации водородного газа.
Вдобавок ко всему, катализатор должен быть дешевым и не генерировать любые нежелательные побочные продукты, которые препятствовали бы реакции работать много раз.Никакой разделяющий воду катализатор не близко подошел к справлению со всеми этими проблемами. Один главный камень преткновения был то, что два электрона необходимы для превращения водородных ионов в водородный газ.
Предыдущие подходы для превращения воды к водороду создали катализаторы, только способные к контакту с одним электроном за один раз, в основном потому что электроны имеют тенденцию отражать друг друга.Теперь исследователи во главе с Карен Брюэр, химиком в Политехническом институте и университете штата Вирджиния в Блэксбурге, сообщают в наступающей онлайновой публикации в Журнале американского Химического Общества, что они нашли способ удвоить их электронное удовольствие.
Для этого исследователи создавали долго, сложные молекулы с парой светопоглощающих групп на обоих хвостах. Эти группы направляют электроны через пару молекулярных мостов к единственному атому каталитически активного родия в центре.
Мосты, оказывается, являются ключевыми, Брюэр объясняет, потому что они сохраняют электроны далеко друг от друга от друг друга, пока они не достигают металлического центра, который может обращаться с обоими когда-то для выполнения необходимых реакций. На испытаниях с катализатором, растворенным в воде, исследователи нашли, что это смогло преобразовать приблизительно 1% энергии в солнечном свете в запасенную энергию в форме водородного газа, хорошего начала, но все еще значительно ниже суммы энергии, которая может быть получена стандартными солнечными батареями.Новый катализатор не готов коренным образом изменить энергетический бизнес просто все же, говорит Даниэль Носера, химик и солнечный топливный эксперт в Массачусетском технологическом институте в Кембридже.
Одно ограничение системы Брюэра, он указывает, то, что она требует органических молекул, названных аминами, бросающими их электроны к светопоглощающим комплексам, в свою очередь передающим тех на металл. В конечном счете исследователи предпочли бы вынимать эти электроны из молекул воды непосредственно, когда они разделяются.
Однако, Носера говорит, бригада Брюэра «на правильном пути».