おなじみの高校の化学のデモンストレーションでは、インストラクターはまず電気を使用して液体の水を構成ガスに分解します。水素と酸素。次に、2つのガスを組み合わせて火花で点火することにより、インストラクターは大きなポップでガスを水に戻します。
イリノイ大学は、ポップなしで水を作る新しい方法を発見しました。彼らは、アルコールなどのありそうもない出発物質から水を作ることができるだけでなく、彼らの仕事はまた、より良い触媒とより安価な燃料電池につながる可能性があります。
「水を作るプロセスの重要な部分である酸素還元と呼ばれる化学プロセスに、型にはまらない金属水素化物を使用できることがわかりました」と、博士課程の学生であり、 Journal of the American ChemicalSocietyに掲載が承認された論文。
水分子（正式には一酸化二水素と呼ばれる）は、2つの水素原子と1つの酸素原子で構成されています。ただし、2つの水素を単純に摂取することはできません。原子を酸素原子に貼り付けます。水を作る実際の反応はもう少し複雑です：2H2 + O2 = 2H2O +エネルギー。
英語では、方程式は次のように述べています。 H2O）、2分子の二原子水素（H2）を1分子の二原子酸素（O2）と組み合わせる必要があります。エネルギーはプロセスで放出されます。
“この反応（2H2 + O2 = 2H2O +エネルギー）は2世紀前から知られていますが、これまで誰も均一な溶液で機能させていませんでした」とUのThomasRauchfuss氏は述べています。 .ofI。化学の教授と論文の対応する著者。
よく知られている反応は、水素燃料電池の内部で何が起こるかについても説明しています。
一般的な燃料電池では、二原子水素ガスがセルの片側に入り、二原子酸素ガスが反対側に入ります。水素分子は電子を失い、酸化と呼ばれるプロセスによって正に帯電しますが、酸素分子は4つの電子を獲得し、還元と呼ばれるプロセスによって負に帯電します。負に帯電した酸素イオンは正に帯電した水素イオンと結合して水を形成し、電気エネルギーを放出します。
燃料電池の「難しい面」は、水素酸化反応ではなく、酸素還元反応です。「しかし、酸素還元のための新しい触媒は、新しい化学的手段にもつながる可能性があることがわかりました。水素酸化のために。」
RauchfussとHeidenは最近、酸素還元用の非従来型の金属水素化物として使用するための比較的新世代の移動水素化触媒を調査しました。
JACSの論文では、研究者たちは、均質な非水溶液中でのイリジウムベースの転移水素化触媒の酸化反応性にのみ焦点を当てています。彼らは、イリジウム錯体がアルコールの酸化と酸素の還元の両方に影響を与えることを発見しました。
「ほとんどの化合物は水素または酸素のいずれかと反応しますが、この触媒は両方と反応します」とハイデン氏は述べています。「水素と反応して水素化物を形成し、次に酸素と反応して水を生成します。そして、それは均質な非水性溶媒中でこれを行います。」
新しい触媒は、最終的にはより効率的な水素燃料電池の開発につながる可能性があり、コストを大幅に削減できるとハイデン氏は述べています。