Химия
Википедия
Химия
Химией называется одна из обширных и важных отраслей естествознания о веществах и их свойствах, строении, а также о превращениях, которые происходят во вр... читать далее »
Новости по Химии
12.02.2014 15:41
Может ли сульфид молибдена дать дешевое водородное топливо?. Химия.
Инженеры-химики обнаружили рецепт, которому уже 30 лет и который сможет обеспечить более дешевое и безопасное для окружающей среды производство водорода.
Рецепт привел исследователей к способу, с помощью которого можно освобождать водород от воды путем электролиза, используя сульфид молибдена в качестве катализатора вместо дорогостоящей платины. В то время как водород относительно изобилующее вещество на Земле, в основном, он соединяется с углеродом или кислородом для образования метана или воды соответственно.
Выработка водорода включает сейчас в себя получение его из метана по цене между 1-2 долларами США за килограмм. Мировая потребность в водороде продолжает расти: в настоящее время мы потребляем 55 млрд. килограмм данного элемента в год, и, получая его из метана или воды, делаем неплохой бизнес. А так как производители машин теперь используют водородное топливо, то спрос на него становится ещё больше.
Другой стороной медали данного процесса является выработка побочного вещества. Когда водород освобождается из метана, при этом выделяется углерод, который попадает в атмосферу, что влечет за собой климатические изменения. Производство водорода из воды, в свою очередь, вырабатывает кислород как продукт отхода.
Ограничивающим фактором получения водорода из воды было то, что электролиз – процесс затратный. Он заключается в том, что атомы водорода освобождаются из своей связи вместе с кислородом в воде при прохождении электрического тока через электрод, погруженный в воду. Самым затратным в этом процессе было использование платины в качестве электрода. Эффективность платины для катализации процесса разбиения связей водород-кислород в воде для высвобождения водорода до сих пор была ничем незаменима.
Итак – сульфид молибдена. Со времен Второй мировой войны, сульфид молибдена использовался инженерами в области нефтепродуктов для переработки нефти. Считалось, что он неэффективен для электролиза водорода из воды из-за молекулярной структуры на его поверхности.
Но это все было до того, как ученый Дженс Норсков (Jens Nørskov) из Технического университета Дании заметил, что структура различается на концах кристаллической решетки. По концам выработка водорода оказалось возможной, так как эта структура имеет только две химические связи, а не три, как в остальных местах этой решетки. Это означает, что сульфид молибдена может электролизировать водород, но только на концах.
Затем настало время для Европейского агентства координации исследований, когда исследователи открыли 30-летний рецепт для двойных связей в сульфиде молибдена. По этому рецепту нанокластеры сульфида молибдена с двойными связями были синтезированы и собраны на электропроводном листе графита для формирования дешевого электрода – альтернативы платины.
Первоначальные тесты продемонстрировали, что новая технология работает так же эффективно, как и сама платина. Прогнозы по стоимости производства материала на заводе варьируются от $1,60 до $10,40, что, по меньшей мере, может составить конкуренцию существующим в настоящее время методам, основанным на метане.
«Пока еще не найдены все пазлы этого метода, и требуется приложить большие усилия, для того чтобы претворить эту технологию в жизнь, - говорит ассистент профессора инженерного факультета Стенфордского университета (США) Томас Джарамилло (Thomas Jaramillo). – Однако мы можем получить огромную прибыль, если перейдем от углеродоемких ресурсов к возобновляемым, рациональным технологиям, чтобы вырабатывать химические вещества, которые нам необходимы для питания и энергии».
Источник