Новый катализатор вырабатывает водород из метана с помощью света, а не тепла

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, https://interestingengineering.com/energy/new-catalyst-uses-... 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 https://hightech.plus/2024/11/07/novii-gidrogel-virabativaet... важный шаг к этому. Они разработали новый тип гидрогеля, расщепляющего молекулы воды на водород и кислород при помощи солнца.