Μια νέα τεχνική για επανασυναρμολόγηση, αναζωογόνηση και επαναχρησιμοποίηση ενός καταλύτη που επιτρέπει συμφέρουσα και βιώσιμη, από άποψης ενέργειας, διάσπαση νερού, ανέπτυξαν ο Φενγκ Λιν και συνεργάτες στο Virginia Tech College of Science.
Το συγκεκριμένο επιστημονικό άρθρο δημοσιεύτηκε στο Nature Catalysis. H βασική ιδέα κινείται γύρω από τους καταλύτες, οι οποίοι επιταχύνουν τους ρυθμούς μιας αντίδρασης χωρίς να καταναλώνονται κατά τη χημική διαδικασία. Ένας από τους τρόπους με τους οποίους ένας καταλύτης αυξάνει τον ρυθμό αντίδρασης είναι μέσω της μείωσης της ενέργειας που απαιτείται για την έναρξη της αντίδρασης.
Το νερό μπορεί να φαντάζει βασικό ως ένα μόριο που αποτελείται από μόλις τρία άτομα, αλλά η διαδικασία διάσπασής του είναι δύσκολη. Παρόλα αυτά, στο εργαστήριο του Λιν επετεύχθη εύκολα. Ακόμη και η μετακίνηση ενός ηλεκτρονίου από ένα σταθερό άτομο μπορεί να είναι απαιτητική από πλευράς ενέργειας, ωστόσο η αντίδραση αυτή απαιτεί τη μεταφορά τεσσάρων.
«Σε μια ηλεκτροχημική κυψέλη, η διαδικασία μεταφοράς τεσσάρων ηλεκτρονίων θα κάνει την αντίδραση πολύ βραδεία, και πρέπει να έχουμε ένα μεγαλύτερο ηλεκτροχημικό επίπεδο για να συμβεί αυτό» είπε ο Λιν. «Με υψηλότερη ενέργεια να απαιτείται για να διασπάσουμε το νερό, η μακροπρόθεσμη αποδοτικότητα και η σταθερότητα καταλύτη αποτελούν βασικές προκλήσεις».
Για να καλυφθεί αυτή η απαίτηση, το εργαστήριο του Λιν χρησιμοποιεί έναν κοινό καταλύτη (MNF- mixed nickel iron hydroxide) για να μειώσει το όριο. Οι αντιδράσεις διάσπασης νερού με MNF λειτουργούν σωστά, μα εξαιτίας της υψηλής αντιδραστικότητας του MNF, έχει μικρή διάρκεια ζωής και οι επιδόσεις ως καταλύτη μειώνονται γρήγορα.
VTNEWS.VT.EDU/
Left to right, co-authors Zhengrui Xu, Chunguang Kuai, and Zhijie Yang, members of the Feng Lin Lab pose for photographs taken prior to the COVID-19 pandemic.
Ο Λιν και η ομάδα του ανακάλυψαν μια νέα τεχνική που επιτρέπει την περιοδική επανασυναρμολόγηση στην αρχική κατάσταση του MNF, επιτρέποντας έτσι τη συνέχιση της διαδικασίας διάσπασης του νερού. Αν και στα πειράματα χρησιμοποιήθηκε γλυκό νερό, ο Λιν εκτιμά πως θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί η ίδια διαδικασία και στο αλμυρό, που είναι η πιο κοινή μορφή νερού που συναντάται στον πλανήτη μας- σε μια ανακάλυψη που, αν και δεν εκτιμάται πως θα οδηγήσει σύντομα σε ριζοσπαστικές εξελίξεις, αποτελεί σίγουρα ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός όσον αφορά στη διασφάλιση ενός βιώσιμου ενεργειακά μέλλοντος για το πλανήτη.
