Tõhus vesiniku tootmise lahendus?

 (19)
Puuleht

Vesinik on üks tähtsamaid tulevikukütuseid. Ideaalis võiks vesiniku kätte saada veest selle naftasaadustest ja gaasist hankimise asemel. Kahjuks on vee elektrolüüs energeetiliselt väga ebatõhus, mis teeb sellest jätkusuutmatu ja kalli lahenduse. Fotolüüs seevastu, kus vett lõhustatakse valguse abil, on väga paljulubav alternatiiv.

Ameerika ja Austraalia teadlastest koosnev uurimisgrupp on välja töötanud katalüsaatori, mis suudab efektiivselt toime panna ühe osa vajalikust reaktsioonist, milleks on vee fotooksüdeerimine. Ajakirja Angewandte Chemie artiklis on katalüsaatori peamise koostisosana välja toodud mangaani sisaldav kompleksühend, mis on modelleeritud fotosünteetiliste organismide eeskujul, vahendab internetiajakiri Physorg.

Elektrolüüs on vastupidine protsess sellele, mis toimub patareides: elektrienergia teisendatakse keemiliseks energiaks. Vee elektrolüüs toimub kahs etapis: katoodi juures teisendatakse prootonid (positiivselt laetud vesiniku ioonid) vesinikuks, samal ajal kui anoodi juures tekib vee oksüdeerumisel hapnik.

Teadlaste eesmärgiks on saada kirjeldatud energiaõgardist protsess käima päikesevalguse abil. Sellise ülesande lahendamiseks on vaja kaasaegsete päikesepaneelide valgusest saadud energia kombineerida tõhusate fotokatalüsaatoritega, mille tulemusena vesi oksüdeeruks ja vesinikuioonidest saaks vesinik.

Siiani on vee fotokatalüüsile olnud suurimaks takistuseks tõhusa vett oksüdeeriva katalüsaatori puudumine. Kõige paremini tuntud katalüsaator, mis nähtava valguse käes tõhusalt vett oksüdeerib, on elavate organismide fotosünteesi struktuuris leiduv mangaani sisaldav ensüüm.

Austraalia ja USA teadlased kasutasid nimetatud ensüümi struktuuri oma fotokatalüsaatori mudeli loomiseks.

Kõnealune katalüsaator kujutab endast mangaani-hapniku kompleksi, mille kuupstruktuurne tuum koosneb neljaast mangaani ja neljast hapniku aatomist koos fosfinaadi kõrvalmolekulidega. Aktiivne katalüsaator moodustub, kui valgusest saadud energia vallandab kuubi küljest ühe kõrvalmolekulidest.

Mangaani sisaldav kompleks kahjuks vees ei lahustu. Teadlased said sellest probleemist üle kattes ühe elektroodi Nafioni (60ndatel avastatud kopolümeer) membraaniga. Nimetatud membraani vett täis kanalites katalüsaator stabiliseerub ja vee molekulidele on tagatud kerge ligipääs. 1.2 voldise voolu all toimub nähtava valguse käes tõhus vee elektro-oksüdeerumine.

Sellise anood-elemendi võib hõlpsasti paari panna katalüütilise, vesinikku tootva katoodiga. Kokku sünnib sellest fotoelektrokeemiline element, mis toodab päikesevalgusest ja veest puhast vesinikku ja hapnikku.

Jäta kommentaar
või kommenteeri anonüümselt
Postitades kommentaari nõustud reeglitega
Loe kommentaare Loe kommentaare