Прорыв израильских ученых приближает эру водородного топлива
Знакомый всем нам со школы процесс электролиза воды, из которой можно получать чистое водородное топливо, в настоящее время имеет два недостатка: он требует расходов времени и энергии.
Физик-эколог из Университета Бен-Гуриона в Негеве профессор Арик Йохелис и ученый-материаловед из Израильского технологического института - Техниона - профессор Авнер Ротшильд избрали другую тактику. Они утверждают, что смогли найти новый путь к ускорению процесса извлечения водорода из воды при значительном уменьшении энергозатрат.
Употребление солнечной энергии (фотоэлектрохимия) для расщепления воды, снижает количество энергии, необходимой для разрыва химических связей в молекуле воды и выделения водорода и кислорода. Эволюция кислорода требует передачи четырех электронов для создания одной молекулы кислорода (O2) и двух молекул водорода (H2). Согласно современной парадигме, эти электроны движутся один за другим в последовательности из четырех шагов на месте атомной реакции, что делает химическую реакцию энергетически затруднительной.
Однако профессора Йохелис и Ротшильд смогли и теоретически, и экспериментально продемонстрировать новую парадигму, согласно которой два электрона могут одновременно переноситься на разных точках реакции, снижая тем самым энергетический барьер для выделения кислорода. Их работа началась после того, как в ряде экспериментов они не смогли подтвердить существующий научный консенсус, и стали искать иное объяснение.
Выводы ученых опубликованы в ведущем журнале в области устойчивого развития Energy & Environmental Science.
«Наше исследование меняет общепринятое в научном сообществе представление о каталитическом механизме выделения кислорода, центральной и важной реакции, которая представляет собой "узкое место" в производстве водорода из воды. Объединив знания и опыт из двух разных областей, мы показали, что каталитическая реакция намного сложнее, чем считалось до сих пор. Мы надеемся, что это новое понимание приведет к дополнительным прорывам в разработке материалов и новым процессам создания чистого топлива из возобновляемых ресурсов», - подчеркивает профессор Ротшильд.
«Помимо научного вклада исследования важно подчеркнуть важность междисциплинарного подхода и сотрудничества при работе со сложными системами, такими, как энергетические», - добавляет профессор Йохелис.
Пресс-служба Университета им. Бен-Гуриона
Справа налево: проф. Арик Йохелис и проф. Авнер Ротшильд.
Профессор Йохелис является преподавателем Института исследования пустынь им. Блауштайна в Сде-Бокер (Университет Бен-Гуриона). Профессор Ротшильд преподает на кафедре материаловедения и инженерии Техниона. Исследование было поддержано Министерством науки и технологий Израиля и было осуществлено докторантом Антоном Цыганком (Технион) и научным сотрудником доктором Паулино Монрой-Кастильеро (Университет Бен-Гуриона).
Как писал Михаил Светлов,
Ты тогдa предстaнешь пред нaродом
Не совсем обычной, не простой
Дружбой кислородa с водородом,
А союзом действия с мечтой.
Физик-эколог из Университета Бен-Гуриона в Негеве профессор Арик Йохелис и ученый-материаловед из Израильского технологического института - Техниона - профессор Авнер Ротшильд избрали другую тактику. Они утверждают, что смогли найти новый путь к ускорению процесса извлечения водорода из воды при значительном уменьшении энергозатрат.
Употребление солнечной энергии (фотоэлектрохимия) для расщепления воды, снижает количество энергии, необходимой для разрыва химических связей в молекуле воды и выделения водорода и кислорода. Эволюция кислорода требует передачи четырех электронов для создания одной молекулы кислорода (O2) и двух молекул водорода (H2). Согласно современной парадигме, эти электроны движутся один за другим в последовательности из четырех шагов на месте атомной реакции, что делает химическую реакцию энергетически затруднительной.
Однако профессора Йохелис и Ротшильд смогли и теоретически, и экспериментально продемонстрировать новую парадигму, согласно которой два электрона могут одновременно переноситься на разных точках реакции, снижая тем самым энергетический барьер для выделения кислорода. Их работа началась после того, как в ряде экспериментов они не смогли подтвердить существующий научный консенсус, и стали искать иное объяснение.
Выводы ученых опубликованы в ведущем журнале в области устойчивого развития Energy & Environmental Science.
«Наше исследование меняет общепринятое в научном сообществе представление о каталитическом механизме выделения кислорода, центральной и важной реакции, которая представляет собой "узкое место" в производстве водорода из воды. Объединив знания и опыт из двух разных областей, мы показали, что каталитическая реакция намного сложнее, чем считалось до сих пор. Мы надеемся, что это новое понимание приведет к дополнительным прорывам в разработке материалов и новым процессам создания чистого топлива из возобновляемых ресурсов», - подчеркивает профессор Ротшильд.
«Помимо научного вклада исследования важно подчеркнуть важность междисциплинарного подхода и сотрудничества при работе со сложными системами, такими, как энергетические», - добавляет профессор Йохелис.
Пресс-служба Университета им. Бен-Гуриона
Справа налево: проф. Арик Йохелис и проф. Авнер Ротшильд.
Профессор Йохелис является преподавателем Института исследования пустынь им. Блауштайна в Сде-Бокер (Университет Бен-Гуриона). Профессор Ротшильд преподает на кафедре материаловедения и инженерии Техниона. Исследование было поддержано Министерством науки и технологий Израиля и было осуществлено докторантом Антоном Цыганком (Технион) и научным сотрудником доктором Паулино Монрой-Кастильеро (Университет Бен-Гуриона).
Как писал Михаил Светлов,
Ты тогдa предстaнешь пред нaродом
Не совсем обычной, не простой
Дружбой кислородa с водородом,
А союзом действия с мечтой.