Как свет
превратит аммиак
в чистое топливо.
Каждый школьник знает, что с повышением температуры обычно увеличивается и скорость химических реакций. А ещё химпроизводства давно и в больших объёмах используют термокатализаторы ‒ материалы, которые не вступают в реакцию, но ещё больше ускоряют её ход при интенсивном нагревании. И хоть это чрезвычайно дорого, химическая промышленность вот уже более века использует это подспорье, сжигая ископаемое топливо для повышения температуры больших реакторов на сотни и тысячи градусов. Этот способ хорош, но теперь перед нами стала необходимость учитывать углеродный след буквально во всех сферах не только производства, но и деятельности вообще.
В Университете Райса, разработали кое-что уникальное, и это что-то вполне можно противопоставить вредному методу предыдущих лет. Используя только недорогое сырьё, команда, состоящая из учёных-представителей Лаборатории нанофотоники, Syzygy Plasmonics Inc. и Центра энергетики и окружающей среды Андлингера Принстонского университета, создала масштабируемый катализатор, которому нужна только сила света.
Но это не всё. Любопытно то, что изобретение эффективно преобразует аммиак в чисто горящее водородное топливо. Другими словами, исследователи создали не просто ещё один чуть более эффективный, чем предыдущие, катализатор, а ключевой, активируемый светом, наноматериал для построения систем новой ‒ и чистой! ‒ водородной экономики.
Исследование вторит тенденциям создания и внедрения жидкого безуглеродного аммиачного топлива, которое не будет способствовать накоплению парниковых газов и глобальному потеплению. Жидкий аммиак давно рассматривается как неплохой претендент на роль главного решения экологического вопроса со стороны энергетической сферы: его легко транспортировать, и он содержит много энергии (на один атом азота в молекуле приходится аж три атома столь вожделенного нами водорода).
Так вот: новый катализатор расщепляет эти молекулы на газообразный водород ‒ то самое чистое топливо ‒ и газообразный азот, на долю которого приходится около 78% состава атмосферы. Плюс ‒ в отличие от традиционных собратьев ‒ он не требует тепла, довольствуясь лишь энергией света. И причём не столь важно, что за источник используется: будь то хоть солнце, хоть довольно скупые в энергетическом плане светодиоды, ‒ решение остаётся действенным при различном освещении.
Испытания в коммерческих реакторах показали, что катализаторы сохраняют свою эффективность при светодиодном освещении и в масштабе, в 500 раз превышающем лабораторную установку, где испытания проводились при участии лазерного освещения.
«Это открытие прокладывает путь к устойчивому и дешёвому водороду, ‒ говорит Питер Нордландер, один из авторов проекта, ‒ который можно производить локально, а не на крупных централизованных заводах».
При всём успехе, учёные признают в этой грандиозной работе в первую очередь хорошее начало для более крупных исследований и куда более неожиданных открытий.
«Учитывая их потенциал для значительного сокращения выбросов углерода в химическом секторе, фотокатализаторы с плазмонными антеннами и реакторами заслуживают дальнейшего изучения, ‒ подводит итоги инженер-химик Эмили Картер. ‒ Эти результаты являются отличным мотиватором. Они предполагают, что другие комбинации распространённых металлов могут быть использованы в качестве экономически эффективных катализаторов для широкого спектра химических реакций».
По материалам АРМК.