Wasserstoff aus dem Wasser und die Energie ist sauber

Anonim
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Es wäre genug, um die Blätter zu mögen. Um saubere Energie zu erhalten, besteht eine Möglichkeit darin, den Photosynthesevorgang zu reproduzieren, der Pflanzen mit Zucker und Sauerstoff aus reichlich vorhandenen Bestandteilen wie Wasser und Licht versorgt. Das Phänomen spielt sich täglich von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang vor unseren Augen ab. Dennoch ist es vom chemischen Standpunkt aus so komplex, dass es vom Menschen weder vollständig verstanden noch effizient reproduziert wurde.

Eine Gruppe italienischer Forscher ist diesem "Stein der Weisen" der sauberen Energie soeben einen Schritt näher gekommen. Das Team der Universitäten von Triest, Padua und Bologna und des Cnr von Padua hat in der Naturchemie beschrieben, wie ein Katalysator hergestellt werden kann, der die Spaltung von Wassermolekülen in Sauerstoff und Wasserstoff erleichtert. Letzterer kann als Energiequelle verwendet werden für Motoren.

Das H2O-Molekül, so Maurizio Prato und Marcella Bonchio, Koordinatoren der Studie, „entsteht aus chemischer Sicht durch die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff in einem Prozess, der große Mengen an Energie erzeugt und die Basis für Brennstoffzellen ist. Die Umkehrreaktion oder die Spaltung des Wassermoleküls zur Erzeugung von Wasserstoff, einem sauberen Brennstoff, bleibt jedoch eines der ehrgeizigsten Ziele der Forschung. "

Die in Italien hergestellten Elektroden, erklärt Prato, "werden aus Kohlenstoffnanoröhren hergestellt und können kontinuierlich Wasserstoff aus Wasser erzeugen, sogar aus dem Meer". Damit der Prozess der "künstlichen Photosynthese" abgeschlossen ist, müssen noch einige Schritte entwickelt werden. Aber am Ende, fährt Prato fort, "könnten wir in unserem System Meerwasser verwenden, es von Sauerstoff befreien und Wasserstoff erhalten, der einen Motor betanken kann." Nanoröhren haben einen Außendurchmesser von 25 Nanometern oder Millionstel Millimetern.

In der Natur verwenden Algen und Blätter ein Enzym namens PsII (oder Photosystem II), um das hohe Energieniveau zu überwinden, das zum Aufbrechen von Wassermolekülen benötigt wird. Ihre Architektur ist so komplex, dass sie für den Menschen nicht nachgeahmt werden kann. Die italienische Kohlenstoffnanoröhre hofft, genau diesen Engpass zu überwinden und die Spaltung (die Aufteilung eines H2O-Moleküls in Wasserstoff auf der einen Seite und Sauerstoff auf der anderen Seite) zu ermöglichen, ohne hohe Energieniveaus erreichen zu müssen: daher bei niedrigen temperaturen und vertretbaren kosten.

"Die Entdeckung des richtigen Katalysators ist der Schlüssel zur Umstellung unserer Welt auf erneuerbare und saubere Energie anstelle fossiler Brennstoffe", erklärt Prato. "Der Katalysator, den wir geschaffen haben, hat ein" Herz ", in dem die Reaktion stattfindet, dank der Synergie von vier Rutheniumatomen. Hier werden Wasseratome und Elektronen ohne großen Aufwand und daher mit geringer Energie übertragen ". Die vier Metallatome, die als Katalysatoren verwendet werden, sind in den Kohlenstoffnanoröhren verankert, die wie elektrische Drähte funktionieren: Tatsächlich laufen auf ihnen die Elektronen, die durch die chemische Reaktion freigesetzt werden.

Selbst wenn der Katalysator die Spaltung fördern kann, ist der Wassermotor momentan nicht in der Nähe. Laut Thales bleibt das "Prinzip aller Dinge" trotz seines Überflusses auf dem blauen Planeten, der Stabilität seiner Bindungen zwischen Atomen und seiner Klarheit eine ständige Quelle von Geheimnissen für Physiker und Chemiker.

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