익숙한 고등학교 화학 시연에서 강사는 먼저 전기를 사용하여 액체 물을 구성 가스로 분리합니다. 수소와 산소. 그런 다음 두 가스를 결합하고 불꽃으로 점화하여 강사는 큰 소리로 가스를 다시 물로 바꿉니다.
일리노이 대학교는 팝없이 물을 만드는 새로운 방법을 발견했습니다. 그들은 알코올과 같은 예상치 못한 시작 물질로 물을 만들 수있을뿐만 아니라 더 나은 촉매와 저렴한 연료 전지로 이어질 수 있습니다.
“우리는 물을 만드는 과정의 필수적인 부분 인 산소 환원이라는 화학 과정에 비 전통적인 금속 수 소화물이 사용될 수 있음을 발견했습니다.”라고 박사 과정 학생이자 a. Journal of the American Chemical Society에 게재 될 수있는 논문입니다.
물 분자 (이전에는 일산화이 수소로 알려짐)는 2 개의 수소 원자와 1 개의 산소 원자로 구성되어 있습니다. 그러나 단순히 2 개의 수소를 취할 수는 없습니다. 물을 만드는 실제 반응은 좀 더 복잡합니다. 2H2 + O2 = 2H2O + 에너지
영어로 방정식은 다음과 같이 말합니다. 두 분자의 물을 생성하려면 ( H2O), 두 분자의 이원자 수소 (H2)는 한 분자의 이원자 산소 (O2)와 결합되어야합니다.이 과정에서 에너지가 방출됩니다.
“이 반응 (2H2 + O2 = 2H2O + 에너지) )는 2 세기 동안 알려졌지만 지금까지 아무도 균질 한 솔루션으로 작동하도록 만들지 않았습니다.”라고 U의 Thomas Rauchfuss는 말했습니다. I. 화학 교수이자 논문의 교신 저자입니다.
잘 알려진 반응은 수소 연료 전지 내부에서 일어나는 일도 설명합니다.
일반적인 연료 전지에서 이원자 수소 가스는 전지의 한쪽으로 들어가고, 이원자 산소 가스는 다른쪽으로 들어갑니다. 수소 분자는 전자를 잃고 산화라는 과정을 통해 양전하를 띠고 산소 분자는 4 개의 전자를 얻고 환원이라는 과정을 통해 음전하를 띠게됩니다. 음으로 하전 된 산소 이온은 양으로 하전 된 수소 이온과 결합하여 물을 형성하고 전기 에너지를 방출합니다. 연료 전지의 “어려운면”은 수소 산화 반응이 아니라 산소 환원 반응이라고 Rauchfuss는 말했다. “그러나 우리는 산소 환원을위한 새로운 촉매가 새로운 화학적 수단으로 이어질 수 있다는 것을 발견했습니다. 수소 산화를 위해.”
Rauchfuss와 Heiden은 최근 산소 환원을위한 비 전통적인 금속 수 소화물로 사용하기위한 비교적 새로운 세대의 전이 수소화 촉매를 조사했습니다.
JACS 논문에서 연구자들은 균질 한 비 수성 용액에서 이리듐 기반 전이 수소화 촉매의 산화 반응성에만 초점을 맞추고 있습니다. 그들은 이리듐 복합체가 알코올의 산화와 산소 감소 모두에 영향을 미친다는 것을 발견했습니다. Heiden은 “대부분의 화합물은 수소 또는 산소와 반응하지만이 촉매는 둘 다 반응합니다. 수소와 반응하여 수 소화물을 생성 한 다음 산소와 반응하여 물을 만듭니다. 균질 한 비 수성 용매에서이 작업을 수행합니다.” 새로운 촉매는 궁극적으로 더 효율적인 수소 연료 전지의 개발로 이어질 수 있으며 비용을 상당히 낮출 수 있다고 Heiden은 말했습니다.