Ключом к дешевой водородной энергетике оказался МАРГАНЕЦ!

Международная команда ученых нашла ключ к дешевой водородной энергетике – прорыв может совершить простое минеральное соединение, которое выглядит как обычное черное пятнышко на булыжниках.

Создание дешевого и эффективного способа расщепления воды с помощью солнечных лучей совершит грандиозную революцию в сфере энергетики. Вода и Солнце станут основным экологически чистым возобновляемым источником топлива, который можно использовать повсеместно. О таких вещах, как энергетический кризис, можно будет забыть.

Для достижения этой важной цели ученые исследуют сложнейшие комплексные катализаторы, которые имитируют аналогичные соединения, помогающие растениям расщеплять воду в процессе фотосинтеза. Новое исследование демонстрирует, что решение «водородного вопроса» может быть гораздо проще, чем кажется.

Команда ученых обнаружила процесс расщепления воды на водород и кислород, который может быть реализован в дешевом устройстве на основе марганцевого катализатора.

Как и другие элементы в середине периодической таблицы, марганец может существовать в форме оксидов, характеристики которых зависят от числа присоединенных атомов кислорода. С помощью современных спектроскопических методов исследователи тщательно изучали работу различных вариантов марганцевых катализаторов и обнаружили, что вода лучше всего разлагается на водород и кислород при превращении сложных марганцевых соединений в простой материал, называемый бернессит (соединение оксида марганца, кальция, калия и натрия). Для геологов это привычный материал, который присутствует во множестве пород, например на дне озер, океанов, в корке на растрескавшихся пустынных землях и т.д.

Реакция расщепления воды проходит в два этапа. Сначала две молекулы воды окисляются с образованием одной молекулы кислорода, четырех положительно заряженных ядер водорода (протонов) и четырех электронов. Затем протоны и электроны объединяются в две молекулы водорода (H₂). Однако для коммерчески эффективного процесса производства водорода и кислорода требуется применение сложных катализаторов, которые снижают требуемый ток и увеличивают выход полезных газов. Основа работы марганцевого катализатора заключается в переходе между двумя его состояниями. Сначала при подаче электрического напряжения марганец-II превращается в марганец-IV со структурой бернессита. В солнечном свете бернессит опять превращается в марганец-II и весь процесс повторяется. Таким образом в процессе расщепления воды присутствует дешевый распространенный материал, а значит есть потенциальная возможность создать надежный долговечный катализатор, который может вырабатывать водород без дополнительного дорогостоящего обслуживания.

Соавтор исследования доктор Розали Хокинг (Rosalie Hocking) отметила:

Результаты работы исследователей из Университета Монаша (Австралия) и Калифорнийского университета в Дэвисе (США) опубликованы в издании Nature Chemistry.

Источник(и):

1. CNews