ابداع روش جدید برای تولید هیدروژن

تیمی از شیمیدانان آلمانی مستقر در دانشگاه مونستر از روش بالقوه پیشگامانه شکافت آب پرده برداری کرده اند که نوید ساده سازی تولید هیدروژن را می دهد.

به گزارش تکناک، تحقیقات آنها که اخیراً در مجله Nature منتشر شده است، یک روش فوتوکاتالیستی را معرفی می کند که از انرژی نور برای فعال کردن آب استفاده می کند و به طور بالقوه راه های جدیدی را در شیمی، به ویژه در سنتز ترکیبات از مواد ساده تر باز می کند.

شکافت آب با استفاده از نور

شکافت آب، یک واکنش شیمیایی که آب را به اجزای عنصری آن یعنی اکسیژن و هیدروژن تجزیه می‌کند، به دلیل پتانسیل آن در زمینه‌های مختلف، مدت‌هاست که دانشمندان را مجذوب خود کرده است.

از سوی دیگر، فوتوکاتالیز از قدرت نور برای هدایت واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌کند.

در این روش ابتکاری که توسط تیم تحقیقاتی آلمانی توسعه یافته است، تری آریل فسفین ها، نوعی فسفین آلی با کاربردهای صنعتی متعدد، از جمله به عنوان تثبیت کننده نور و گرما، نقش مهمی در ساده سازی تولید هیدروژن دارند.

چیزی که این رویکرد تقسیم آب را متمایز می کند، کارایی قابل توجه آن در تولید هیدروژن است، منبعی که به عنوان یک راه حل انرژی امیدوارکننده برای آینده در نظر گرفته می شود.

علاوه بر این، هیدروژن نقش اساسی در تشکیل ترکیبات حیاتی مختلف ایفا می کند.

چالش در شکافتن آب در پایداری ذاتی آن نهفته است و جداسازی اتم های هیدروژن و اکسیژن را به یک تلاش پیچیده تبدیل می کند. یک کاتالیزور معمولاً برای فعال کردن آب برای انجام این فرآیند مورد نیاز است.

این تیم به رهبری پروفسور آرمیدو استودر از مؤسسه شیمی آلی دانشگاه مونستر، فرآیند فوتوکاتالیستی را برای فعال کردن آب ابداع کرد که از استفاده مرسوم از کمپلکس‌های فلزات واسطه که معمولاً در چنین واکنش‌هایی استفاده می‌شوند، متفاوت است.

در رویکرد جدید خود، محققان به جای آن از تری آریل فسفین استفاده کردند. در شرایط واکنش ملایم، نور ساطع شده توسط LED انتقال اتم هیدروژن به کاتیون رادیکال فسفین آب را تسهیل می کند.

رادیکال ها به دلیل واکنش پذیری بالا شناخته می شوند و کاتیون رادیکال فسفین آب به عنوان واسطه ای برای فعال کردن آب برتری دارد. در نتیجه، اتم های هیدروژن را می توان به راحتی جدا کرد و به یک بستر انتقال داد.

در این مقاله، پروفسور استودر توضیح داد که سیستم آنها یک پلت فرم ایده آل برای بررسی فرآیندهای شیمیایی تحقیق نشده که از اتم هیدروژن به عنوان یک معرف در سنتز استفاده می کنند، ارائه می دهد.

پیامدهای این پیشرفت در تقسیم آب گسترده است و به حوزه های علمی متعددی گسترش می یابد. برای مثال، این توسعه ممکن است کاربردهای دگرگون کننده ای در حوزه علوم مواد، کشاورزی و تحقیقات دارویی داشته باشد.

همانطور که جامعه علمی این تکنیک ابتکاری تقسیم آب را بررسی می کند، مشاهده اینکه چگونه زمینه های مختلف مطالعاتی از سادگی و کارایی آن برای پیشرفت استفاده می کنند، جالب خواهد بود.

این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است و به طور کامل می توانید در اینجا بیابید.