482.26
+0.64
516.89
-1.62
7.57
+0.02
-3
Погода в Ереване
Рус
Никель потеснил платину на олимпе "водородных" катализаторов - ученые
13:13
12 Августа 2011

Никель в соединении с несколькими органическими молекулами способен "извлекать" водород из других молекул не хуже, чем большинство распространенных платиновых катализаторов, и может стать основой для дешевых и экономически эффективных устройств для получения водорода из воды, заявляют американские ученые в статье, опубликованной в журнале Science.

Водородная энергетика сейчас рассматривается как один из путей преодоления "нефтяной зависимости" и снижения воздействия человека на климат, отмечает РИА Новости со ссылкой на статью. Одним из препятствий для ее развития остаются большие энергозатраты на получение водорода. В современной практике для этого используются катализаторы на базе палладия или других достаточно дорогих благородных металлов.

Однако катализаторы используют и живые организмы. В частности, некоторые бактерии получают водород с помощью ферменты гидрогеназы. Многие ученые полагают, что искусственный аналог этого белка поможет использовать водород в качестве экологически чистого источника энергии.

Группа химиков под руководством Даниеля Дюбуа (Daniel Dubois) из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории в Ричленде (США) смогла создать высокоэффективный катализатор на основе никеля, проанализировав структуру и свойства гидрогеназы.

Ученые отмечают, что им удалось не только создать искусственный аналог белка, но и значительно улучшить его свойства - их катализатор работает столь же эффективно, как и платиновые "ускорители" реакции.

Катализатор Дюбуа построен вокруг иона никеля и состоит из нескольких органических "хвостов", которые переносят ионы водорода к центру реакции. Ион никеля соединяется с двумя "хвостами" при помощи четырех атомов фосфора. На хвостах расположены по два атома азота, к которым в ходе реакции присоединяются ионы водорода. При наличии свободных электронов в среде реакции - в частности, при пропускании электрического тока - ион никеля "присоединяет" их к ионам водорода и формирует из них молекулы нейтрального водорода.

Первые версии катализатора оказались не очень эффективными. При восстановлении водорода объемная молекула "ускорителя" могла соединиться с положительно заряженными ионами водорода тремя различными способами, два из которых приводили к самонейтрализации катализатора - водород восстанавливался, но при этом оставался "прикрепленным" к атомам азота.

Ученые несколько модифицировали молекулу и сделали ее относительно плоской - теперь катализатор мог соединяться с водородом только двумя способами, и большинство его молекул не теряло своих свойств с течением времени.

В статье отмечается, что для работы этого катализатора необходима кислая среда, которой может выступить раствор любой органической или минеральной кислоты. Катализатор достаточно устойчив: в нормальных условиях за полчаса реакции разлагается только 5% его молекул. С другой стороны, ученые отмечают, что чрезмерно высокая кислотность среды приводит к быстрому разложению катализатора.

Добавление в раствор воды стабилизирует катализатор и усиливает его способность к реакции: вода способствует повышению концентрации молекул катализатора с "правильной" пространственной структурой, из-за чего его эффективность усиливается. Ученые выяснили, что наиболее благоприятные условия для ускорения реакции возникают тогда, когда воды в растворе в примерно в три раза больше, чем кислоты.

При таких условиях одна молекула катализатора способна выработать 100 тысяч молекул водорода за одну секунду.—0--

Loading...
Материалы по теме
Другие материалы раздела
14:20
07 Декабря 2016
Армения и Индия будут сотрудничать в сфере мирного использования открытого космоса
Совместные рабочие группы будут заниматься разработкой научно-исследовательских программ
09:33
07 Декабря 2016
Кровавая жатва или мучительная смерть древных римлян
Своим открытием канадские ученые из Макмастерского университета приоткрыли завесу тайны над распространением опасного заболевания в древности
09:45
05 Декабря 2016
Астрономы допустили возможность существования жизни внутри звезд
В спокойной атмосфере коричневых карликов могут обитать организмы
09:26
05 Декабря 2016
Ученые нашли возможную замену антибиотиков
Побочных эффектов применения этих организмов не выявлено, утверждают ученые
20:19
04 Декабря 2016
Ученые сделали шаг к созданию "эликсира бессмертия"
Для этого они создали специальную компьютерную программу
18:12
04 Декабря 2016
Найдено средство, неожиданно победившее рак
Ученые пока не могут точно сказать, как работает лечение. Необходимо дальнейшее исследование и большее количество испытуемых
16:31
04 Декабря 2016
Всемирный потоп не за горами
Уровень вод Мирового океана поднимается в два раза быстрее, чем раньше предполагали океанологи
12:23
04 Декабря 2016
Исследователи возможно нашли причину возникновения болезни Паркинсона
Ученые сообщили о возможном прорыве в понимании лечения Болезни Паркинсона
11:36
04 Декабря 2016
Спрогнозированы сроки глобального распада Интернета
Мир вокруг нас стремительно меняется. Это пугает многих людей, и даже перемены в политике — это ответ на технологические изменения
12:12
03 Декабря 2016
Ученые нашли в Антарктиде жука возрастом 14 миллионов лет
На территории современной Антарктиды обитает лишь три вида насекомых, но в прошлом их было значительно больше
15:17
02 Декабря 2016
Стивен Хокинг указал на наступление "самого опасного времени на нашей планете"
Указанные проблемы, по Хокингу, можно решить только совместными усилиями всех стран и слоев общества
11:37
02 Декабря 2016
Facebook воспользуется искусственным интеллектом для выявления фейков
Социальная сеть Facebook будет использовать искусственный интеллект (artificial intelligence, AI) для выявления фейковых новостей и сцен насилия в прямых видеотрансляциях