Команда ученых из Калифорнийского технологического института раскрыла механизм работы кобальтового катализатора, который способен эффективно расщеплять воду и добывать из нее водород.Ученые добавили набор лигандов в кобальт и смогли замедлить реакцию расщепления воды, чтобы досконально изучить ее химический механизм.Ученые и инженеры всего мира работают над поиском альтернативных источников энергии. Например, над солнечными топливными элементами, которые в солнечную погоду будут вырабатывать водород, чтобы превратить его в экологически чистое высокоэффективное топливо. Однако пока не удается найти надежные катализаторы, необходимые для дешевого расщепления воды. Платиновые катализаторы, но платина – слишком дорогой металл для этих целей.Катализаторы из кобальта и никеля потенциально можно использовать в качестве дешевой альтернативы, но еще предстоит долгий путь по доведению их до стадии массового производства. Основная проблема в том, что пока никто не смог точно определить механизм, с помощью которого кобальт расщепляет воду.Американским ученым удалось решить эту проблему. Этот успех открывает дорогу к разработке более эффективных катализаторов на основе железа - элемента, который присутствует на Земле в изобилии и стоит недорого.Замедлив реакцию расщепления воды, ученые впервые с помощью ядерного магнитного резонанса могли наблюдать ключевые этапы данной реакции в присутствии кобальтового катализатора.
Преобладающим путем выработки водорода в кобальтовом катализаторе оказался так называемый механизм Демпси. Он включает в себя ключевые промежуточные реакции с захватом лишнего электрона и образованием соединение кобальт(II)-гидрид, который и является самым активным участником реакции расщепления.Сейчас ученые знают, что для получения водорода с помощью кобальтовых катализаторов нужно добавить электронов. В будущем предстоит найти соединения, которые смогли бы поставлять лишние электроны, или создать соединение кобальта с уже присутствующими в нем лишними электронами, но эта работа не представляется исследователям сложной.
