Казавшееся невозможным когда-то
однажды станет реальным.
Сокращение выбросов углекислого газа человечеством – возможно величайший вызов, стоящий перед цивилизацией 21 века. Особенно если учесть постоянный прирост населения и вызванное этим повышение энергопотребления.
Ирландские учёные из дублинского Тринити-колледжа ищут рецепт создания так называемой чистой энергии. Надежды на успешную разработку этого метода столь же велики, сколь велика и амбициозна его миссия – позволить производство полностью возобновляемой энергии, единственной потерей которого будет вода.
Да, мы умеем добывать электричество из возобновляемых источников, но мы знаем также, что для решения столь насущного экологического вопроса этой меры крайне недостаточно. Однако за счёт разработки действенных средств хранения энергии переход к устойчивой энергетике может быть значительно облегчён. Поэтому дальнейшее развитие идеи кажется куда интереснее: что, если использовать эту возобновляемую энергию для разделения воды – чтобы производить «зелёный», богатый энергией водород, который затем можно будет хранить и использовать в топливных элементах?
Поиски ведутся на стыке химии, теоретической физики и искусственного интеллекта. Искренне веря в то, что казавшееся невозможным когда-то однажды всё-таки станет реальностью, команда начала первые работы в этом направлении чуть менее двух лет назад. Объединившись, химики и физики-теоретики Тринити-колледжа, стоящие за последним прорывом, связали химический интеллект с очень мощными компьютерами, чтобы найти один из «святых Граалей» катализа.
Тогда было обнаружено, что наука недооценивала активность некоторых из наиболее реактивных катализаторов. А теперь выяснилось, что проведённые с использованием автоматизированного комбинаторного подхода и передового квантово-химического моделирования поиски нашли девять распространённых на Земле комбинаций металлов и лигандов (это частицы, присоединённые к одному или нескольким атомам металла), которые для создания катализаторов нужно склеить вместе.
Команда выделяет три особо перспективных для этого металла: хром, марганец и железо. Свершилась научная мечта: по мере продолжения охоты за «философским камнем электролиза», появилась возможность поместить в плавильный котёл тысячи катализаторов, основанных на этих ключевых компонентах, и наконец-то оценить их способности экспериментально.
Однако, это не всё. Как поясняют учёные, два года назад ими для исследования было отобрано 17 катализаторов, а сейчас проверено уже 444. И, вполне возможно, совсем скоро появится база данных, содержащая 80 000 «проверяемых» катализаторов. И –главное – выделены три многообещающих катализатора на основе хрома, которые отвечают запросам на низкое перенапряжение по кислороду (400 мВ), что ранее было крайне труднодостижимым и являлось одним из главных камней преткновения в использовании водорода как основы энергетической технологии.
«Два года назад наша работа сделала охоту за святым Граалем катализаторов немного более управляемой. Теперь мы сделали ещё один большой шаг вперёд, значительно сузив область поиска и ускорив наши изыскания», – говорит Макс Гарсия-Мельчор, доцент кафедры химии Университета Тринити, старший автор этого действительно знаменательного исследования.
По материалам АРМК
