Водородное топливо считается «зеленым», если при его производстве не происходит загрязнения окружающей среды. Однако один из самых распространенных методов получения промышленных объемов водорода довольно грязный и требует высоких температур. Химики из США придумали, как сделать паровую конверсию метана более выгодным и чистым процессом. Новый фотокатализатор из меди и родия, изготовленный по принципу «антенны-реактора», разлагает метан и водяной пар без внешнего нагрева, исключительно светом определенной длины волны.

Метод паровой конверсии метана — химическая реакция, вырабатывающая водород и угарный газ из природного газа и других источников метана. Ученые из Университета Райса разработали альтернативный метод получения водорода из метана и воды без внешнего источника тепла. Исследование может оказаться полезным для увеличения срока годности катализаторов, повышения производительности и снижения расходов в различных промышленных процессах, связанных с коксованием, сообщает IE.

«Это одно из самых важных открытий, которое мы сделали на сегодня, потому что оно предлагает улучшенную альтернативу, возможно, самой важной химической реакции современного общества, — сказал Питер Нордландер, один из исследователей. — Мы разработали совершенно новый, намного более устойчивый способ паровой конверсии метана».

Новое исследование опирается на открытие 2011 года, сделанное в лаборатории того же вуза. Тогда ученые обнаружили, что плазмоны — коллективные колебания электронов в металлических наночастицах под действием света — могут излучать «горячие носители», высокоэнергетические электроны и дырки, запускающие химические реакции.

При помощи фотохимической плазмоники ученые получили новую катализаторную систему, которая использует наночастицы в качестве собирающих энергию антенн. Поскольку плазмонная поверхность наночастиц меди плохо соединяется с метаном, в качестве реакционных центров были использованы атомы родия. Они притягивают молекулы воды и метана к поверхности плазмонов и используют энергию горячих носителей для запуска реакции паровой конверсии.

Протестировав несколько каталитических систем, ученые остановились именно на этой как самой эффективной. Она в состоянии нейтрализовать деактивацию катализатора, вызванную окислением и коксованием — технология успешно восстанавливает катализатор при помощи света. По словам разработчиков, ключевой компонент их технологии — продуманное неравномерное размещение родия по поверхности наночастиц.

Вдобавок, паровая конверсия метана при помощи света не требует подведения газа и может быть использована на автозаправочных станциях или прямо в транспортных средствах.

До сих пор ученым не удавалось добиться эффективности фотосинтеза при выработке энергии из солнечного света, но японские исследователи сделали важный шаг к этому. Они разработали новый тип гидрогеля, расщепляющего молекулы воды на водород и кислород при помощи солнца.

Источник: ХайТек+