Preko rodijuma do vodonika

Kompjuterske simulacije otkrivaju kako rodijum, stepenaste površinske strukture, katališe proces cijepanja etanola pri čemu se izdvajaju atomi vodonika, kao i zašto je taj proces toliko efikasan.

Preko rodijuma do vodonika Hemija

Vodonik (H2) je idealan energent za gorivne ćelije, ali pronalaženje održivog načina za proizvodnju velike količine ovog gasa je postao tehnološki izazov. Jia Zhang, sa Instituta za računarstvo visokih performansi i njeni saradnici, koriste sofisticirane proračune kako bi otkrili ključni hemijski mehanizam koji bi mogao da katalitički transformiše tečni etanol u vodonik lakše neko ikada do sada.

 

Trenutno je reforming pare popularan metod za proizvodnju vodonika iz etanola. Po ovoj tehnici, etanol se ubrizgava u toplu, parom ispunjenu  komoru, koja sadrži katalizator kao što je rodijum. Katalizator aktivira disocijaciju molekula etanola na manje molekule, kao što su ugljenmonoksid i vodonik. Iako su hemičari imali dosta uspjeha u korišćenju ovog metoda za „krekovanje“ etanola, imali su poteškoća u poboljšavanju efikasnosti katalizatora zbog mnogih, veoma različitih i složenih, hemijskih reakcija koje se odigravaju u sistemu.

Prema riječima Zhang, katalizatori treba da selektivno raskidaju ugljenik – ugljenik  veze etanola apsorbovanog na njihovoj površini, da bi bio dostupan parnom reformingu. Nedavni eksperimentalni napori su pokazali da „stepenasta“ površina katalizatora – sićušne stepenice, nalik na oštećenja – normalno prisutne na površini rodijuma su neobično aktivne pri cijepanju i ugljenik – ugljenik i ugljenik – vodonik veza. Međutim, postoji jedan problem, stvarni mehanizam razgradnje etanola na stepenastim površinama je još uvijek nejasan.

Istraživački tim prevazišao je ovaj izazov pomoću veoma moćnih kompjuterskih simulacija preko kojih su otkrili na koji se način etanol razgrađuje. To se najvjerovatnije dešava na određenoj površini tih stepenova, koji su izgrađeni od rodijuma poznatog kao rodijum (211). Iscrpne kalkulacije, koje koriste metodu teorije funkcionala gustine (DFT), otkrile su da postoje dva načina cijepanja etanola u vodonik, i da oba imaju istu intermedijarnu vrstu sa hemijskom formulom CH3COH.

Najvažnije, tim je otkrio da se ovaj CH3COH posrednik može naći samo na stepenastim djelovima katalizatora izgrađenog od rodijuma (211).

Istraživači napominju da površinska osjetljivost na reforming etanola je važan nalaz, jer su ovi stepenasti defekti veoma česti u tehnološki naprednim nanokatalizatorima od rodijuma.

„Reforming pare je veoma komplikovan hemijski proces, a naša dosadašnja DFT studija o mehanizmu dekompozicije etanola je samo vrh ledenog brijega, mnogi faktori kao što su temperatura, koncentracija, uticaj podloge kao i uticaj vode, veoma utiču na rezultate“, kaže Zhang. „Međutim, ovaj rad je važan, jer je ovo prvi korak za uspostavljanje teorijskih pravila, koja bi bila vodič za razvoj novih, visoko-efikasnih katalitičkih materijala.“

Prema tome, naučnici koji rade na unapređivanju katalizatora pomoću kojih se može dobijati vodonik u velikim količinama na ekonomičan način, svakako će ostati zapamćeni kao ljudi koji su mnogo doprinijeli ovoj planeti. Svi smo svjesni kakav uticaj imaju fosilna goriva na opšte poznate klimatske promjene i koliko bi bilo dobro da se zamijene čistim gorivom kao što je vodonik. Nadajmo se da će rodijum (211) pomoći da živimo u zdravijoj sredini.

izvor: www.sciencedaily.com

preveo i priredio: Jovan Adžić

http://naucnenovosti.me/wp-content/uploads/2014/01/8.jpghttp://naucnenovosti.me/wp-content/uploads/2014/01/8-150x150.jpgadminHemijaEtanol,H2,Rodijuma,VodonikKompjuterske simulacije otkrivaju kako rodijum, stepenaste površinske strukture, katališe proces cijepanja etanola pri čemu se izdvajaju atomi vodonika, kao i zašto je taj proces toliko efikasan. Vodonik (H2) je idealan energent za gorivne ćelije, ali pronalaženje održivog načina za proizvodnju velike količine ovog gasa je postao tehnološki izazov. Jia Zhang,...Preko rodijuma do vodonika Hemija
IASTE Crna Gora