Учени от Северозападния университет разкриха защо разделянето на вода за водородно гориво е по-неефективно от очакваното. Откритието на „молекулярно обръщане“ и ролята на pH може да направи процеса по-евтин и да ускори прехода към водородна икономика. Ще промени ли това бъдещето на чистата енергия?
Разделянето на вода за производство на водород изисква повече енергия, отколкото предвиждат теоретичните 1,23 волта – често до 1,6 волта. „Тази допълнителна енергия оскъпява процеса“, казва Франц Гайгер, ръководител на изследването. Проблемът е в реакцията за образуване на кислород (OER), където молекулите трябва да се подредят идеално.
Използвайки хематит като електрод и техника за наблюдение (water-PR-SHG), екипът откри, че водните молекули трябва да се „обърнат“, за да позволят трансфер на електрони. Водородните атоми, привлечени от отрицателно заредения електрод, блокират достъпа на кислорода. При силно електрическо поле молекулите се обръщат, но това изисква енергия, почти равна на тази за поддържане на водата в течно състояние.
Ключово откритие е, че обръщането е по-лесно при високо pH (алкална среда), което прави реакцията по-ефективна. При ниско pH процесът става енергоемък, забавяйки електрохимията. „Това ни дава пътна карта за оптимизация“, обяснява Гайгер, предлагайки нови катализатори, които улесняват обръщането.
Откритието е стъпка към по-евтино водородно гориво, особено за слънчеви системи, които намаляват нужния волтаж. „Слънчевите фотони могат да направят горивото по-достъпно“, казва Гайгер. Катализаторите трябва да бъдат проектирани така, че да улесняват молекулярното обръщане, подобрявайки ефективността.
Резултатите, публикувани от екипа, не само обясняват неефективността, но и предлагат решения. Ще видим ли скоро масово производство на водород? С оптимизирани катализатори и слънчева енергия водородната икономика е по-близо от всякога. Гайгер и екипът му ни доближават до свят, освободен от изкопаемите горива.
