Окисно-відновлювальні сполуки для збільшення виробництва водню Drupal
Розробка ефективних та стійких каталізаторів для виробництва водню є необхідною умовою для перетворення водневого сектору на важливе джерело енергії на майбутнє. Дослідники з Інституту молекулярних наук Марселя (CNRS/AMU) та Лабораторії хімії та біології металів Гренобля (CNRS/CEA/UGA) розробили нову каталітичну систему на основі кобальту та ліганду, здатного зберігати електрони, що є особливо ефективним та більш енергоефективним, ніж існуючі. Ця робота опублікована як "Гаряча стаття" в журналі Chemistry, A European Journal.
Для того, щоб задовольнити потреби планети та зменшити залежність від викопного палива, водень зараз розглядається як основне альтернативне джерело енергії. Він може бути отриманий електролізом води, процесом розщеплення молекули води (H2O) на кисень (O2) та водень (H2) за допомогою електричного струму. Однак каталізатор - ключовий елемент цієї хімічної реакції - на сьогоднішній день найефективніший складається з платини, благородного металу, рідкісного та дорогого, що робить процес занадто дорогим для промислового використання. Тому актуальною проблемою є розробка альтернативних каталізаторів, утворених з неблагородних металів, які також ефективні в синтезі водню.
Це результат, який отримали дослідники з Інституту молекулярних наук Марселя (CNRS/AMU) та Лабораторії хімії та біології металів Гренобля (CNRS/CEA/UGA), створивши каталітичний комплекс, утворений із великої кількості металу, кобальту, і певний ліганд (1), тіосемікарбазон. Цей ліганд окислювально-відновний-активний, іншими словами він може зберігати електрони і тому служить медіатором у каталізі. Така каталітична система з двома місцями зберігання електронів і протонів (одна на рівні металів, інша на рівні ліганду) оптимізує відновлення протонів до водню.
Потім дослідники вивчали поведінку та ефективність цього нового каталізатора, комбінуючи експериментальні дані (вихід водню) та моделювання (розкладання стадій реакції каталізу та ідентифікацію сполук, що утворюються на кожній стадії). Результат: зі швидкістю реакції та виходом, еквівалентним доступним каталізаторам, і меншими витратами енергії, новий каталітичний комплекс є одним із найкращих із існуючих. Хоча перед розглядом широкомасштабного використання потрібно зробити більше роботи, ці результати демонструють доцільність використання окисно-відновних лігандів для поліпшення процесів каталітичного синтезу водню.
(1) Молекула, здатна специфічно зв'язуватися з іншою молекулою чи атомом, тут з кобальтом.
Довідково
Т. Страйстарі, Р. Хардре, Ж. Фізе, С. Шова, М. Рельє, В. Артеро, М. Оріо
Експериментальні та теоретичні дослідження електрокаталізатора кобальту тіосемікарбазону для відновлення протону.
Хім. Євро. J. - Квітень 2018
DOI: 10.1002/chem.201801155