|
Вот по русски:
"Все знают, что сжигание нефти, угля и других видов углеводородного топлива накачивает атмосферу углекислым газом. Этот процесс служит основной причиной всемирного потепления, которое реально угрожает существованию цивилизации. Поэтому у человечества нет иного выхода, кроме как резко снизить потребление углеводородов и перейти на экологически безопасные источники энергии.
Прекрасным топливом будущего мог бы стать водород, который при сгорании выделяет рекордное количество тепла и при этом образует вполне безопасный водяной пар. Однако в свободном состоянии он на Земле практически отсутствует, так что его надо откуда-то получать. Самым обильным источником этого газа служит вода, молекула которой состоит из двух водородных атомов и одного атома кислорода.
Чтобы получить водород, молекулы воды надо заставить распасться на составные части – как говорят химики, диссоциировать. Для этого необходимо каким-то образом разорвать химические связи, соединяющие атомы водорода и кислорода в единую молекулярную структуру. Такое разрушение, в свою очередь, требует затраты энергии.
Источником этой энергии может служить электричество. То, что его можно использовать для разложения воды на кислород и водород, известно уже свыше двухсот лет. Этот процесс, так называемая электролитическая диссоциация воды или просто электролиз, был открыт английскими учеными Уильямом Николсоном и Энтони Карлайлом в 1800 году и с тех пор изучен до мельчайших подробностей.
В принципе он очень несложен. В сосуд с водой опускаются два электрода, на которые подается напряжение. Электрическое поле вблизи положительного электрода, анода, отрывает от водородных атомов их электроны, которые обеспечивают структурную целостность водной молекулы. Положительно заряженные ионы водорода (иначе говоря, протоны) мигрируют к отрицательному электроду, катоду. На его поверхности они вновь соединяются и электронами и образуют молекулы водорода, в то время как на аноде выделяется кислород.
Однако этот процесс сам по себе идет очень медленно. Его можно ускорить, изготовляя электроды из специальных материалов, действующих как катализаторы. Лучше всего в этом качестве работает платина, однако из-за своей дороговизны она никак не подходит для массового применения. Чтобы наладить экономически выгодное массовое электролитическое производство водорода, необходимо найти дешевые катализаторы. К тому же они должны действовать без дополнительного нагрева, который требует немалых затрат энергии.
Дэниел Носера
Профессор МТИ Дэниел Носера [Daniel Nocera] и его аспирант Мэтью Кэнан [Matthew Kanan] считают, что им в принципе удалось решить эту задачу. Они предлагают подвергать электролизу воду, содержащую ионы кобальта и фосфат калия. Для изготовления анодов они используют материал, состоящий из недорого индия и совсем уж дешевой окиси олова. Выполненные ими эксперименты показали, что при пропускании электрического тока через такой раствор на поверхности анода образуется тонкая пленка из фосфата кобальта, которая очень сильно ускоряет разложение воды на водород и кислород.
Очень важно, что новооткрытый каталитический механизм электролиза воды прекрасно работает при комнатных температурах и атмосферном давлении. Это сообщение появилось на интернет-сайте журнала Science.
У этого процесса пока есть немало недостатков. В нынешнем виде он не отличается экономичностью и работает только при пропускании слабых токов. К тому же катод, на котором и выделяется водород, пока что приходится покрывать платиной, для которой тоже надо найти замену. Однако профессор Носера не сомневается, что все такие проблемы удастся разрешить, причем достаточно быстро. Он надеется, что новые каталитические диссоциаторы воды, которые скорее всего будут получать электричество от солнечных батарей, смогут уже в близком будущем производить экологически чистый и дешевый водород в промышленных масштабах"
А вотдругой способ производсива водорода из этанола.
Молекула этанола состоит из одного атома кислорода, двух углеродных атомов и шести атомов водорода. Это означает, что это соединение можно использовать в качестве сырья для промышленного производства водорода, который сейчас считается одним из самых перспективных энергоносителей для транспортных средств двадцать первого столетия.
Но атомы водорода сцеплены со своими партнерами по этаноловой молекуле сильными химическими связями. Для расщепления этих молекул приходится пользоваться дорогостоящими катализаторами, содержащими ценные металлы платиновой группы. Стоимость самых эффективных катализаторов на основе родия доходит до 300 тысяч долларов за кг.
Профессор-химик университета штата Огайо Умит Озкан [Umit Ozkan] со своими аспирантами разработала альтернативный метод каталитического разложения этанола, который обойдется намного дешевле. Они создали порошковый катализатор, для производства которого нужны совсем недорогие компоненты.
Его зерна состоят из окиси церия, кальция и кобальта, который они несут на своей поверхности. Он дает возможность извлекать из этанола не менее 90% его водородного содержимого. Остаток водорода идет на образование метана, который также можно использовать в качестве горючего газа. В ходе этих реакция образуется и углекислый газ, который можно отделить и подвергнуть секвестрации, чтобы не допустить его проникновения в атмосферу.
У нового катализатора есть два важных достоинства. Производство одного килограмма этого продукта обходится всего лишь в 9 долларов. К тому же он работает при сравнительно низких температурах, приблизительно 330 градусов Цельсия, что позволяет экономить энергию, идущую на нагрев реактора. Ученые из Огайо полагает, что с его помощью удастся добывать водород не только из этанола, но и из других жидких углеводородов."
|
