Производство зеленого водорода требует больших затрат энергии, значительная доля которой приходится на выделение кислорода из воды. Чтобы повысить эффективность процесса, необходимо хорошо понимать механизмы протекающих реакций. Ученые из Университета Дуйсбург-Эссена внесли значительный вклад в развитие этого направления, пишет Phys.org.
До недавнего времени моделирование механизмов реакций базировалось на представлении, согласно которому элементарные стадии следуют друг за другом последовательно, а не параллельно. Специалисты показали, что данное утверждение далеко не универсально. Исследование продемонстрировало, что иногда процессы действительно протекают одновременно. Это открытие позволяет оптимизировать твердые катализаторы, применяемые в технологиях преобразования и аккумулирования энергии.
Катализаторы бывают двух типов: гомогенные, находящиеся в той же физической форме, что и реагирующие вещества (например, оба компонента жидкие); и гетерогенные, представляющие собой твердые частицы, взаимодействующие с жидкостью или газом. В процессе гетерогенного катализа молекулы сначала закрепляются на поверхности катализатора (адсорбция), затем вступают в реакцию и покидают поверхность (десорбция).
До сих пор исследования твердых катализаторов, то есть гетерогенного варианта, предполагали, что адсорбция и десорбция происходят последовательно: реагент связывается с катализатором, вступает в реакцию, а затем продукт растворяется. Однако при гомогенном катализе, как известно, эти стадии протекают одновременно.
Ученые продемонстрировали, что твердый диоксид иридия (IrO₂), используемый в производстве зеленого водорода, ведет себя аналогично гомогенным катализаторам. Выделяемый кислород образуется согласно механизму типа Вальдена, при котором адсорбция и десорбция осуществляются синхронно. Это противоречит предыдущим представлениям и открывает новые возможности для совершенствования твердых катализаторов, которые в большей степени соответствуют принципам гомогенной химии.
Ранее ученые нашли самую большую «ароматическую» молекулу в глубоком космосе. Это химическое соединение, которое переворачивает представления о том, когда и где во Вселенной могут появляться строительные блоки для живых организмов.