بروزرسانی: 02 تیر 1404
دانشمندان کاتالیزوری برای تولید هیدروژن از آمونیاک ساخته اند که قوانین فیزیک را "شکست" می دهد.
دانشمندانی از بریتانیای کبیر برخورد کرد با یک پدیده مرموز: کاتالیزوری که آنها برای تولید هیدروژن از آمونیاک پیشنهاد کردند، رفتار غیرقابل توضیحی داشت. به طور معمول، کاتالیزورها فعالیت خود را در حین کار کاهش می دهند، اما کاتالیزور جدید، برعکس، کارآمدتر و کارآمدتر شد. این محققین را وادار کرد تا ساختار اتمی این ماده را مطالعه کنند، که طبق همه نشانه ها، قوانین فیزیک را نقض می کند.
منبع تصویر: دانشگاه ناتینگهام
آمونیاک یکی از پر انرژی ترین حامل ها محسوب می شود. با این حال، برای استفاده مستقیم از آن، باید به هیدروژن (H2) و نیتروژن (N2) تجزیه شود. این واکنش در حضور یک کاتالیزور مانند روتنیوم (Ru) که یک عنصر خاکی کمیاب است، به بهترین شکل انجام می شود. محققان دپارتمان شیمی در دانشگاه ناتینگهام با همکاری دانشگاه بیرمنگام و دانشگاه کاردیف، کاتالیزوری بر اساس میله گرافیتی با اجزای نانومتری از روتنیم ساخته اند. نانو خوشه های روتنیم با آمونیاک در تماس بوده و آن را به هیدروژن و نیتروژن تجزیه می کنند. با کمال تعجب، هر چه کاتالیزور بیشتر کار کند، فعالیت آن بیشتر می شود - واکنش تسریع می شود.
"ما متعجب شدیم که متوجه شدیم فعالیت نانوخوشه های روتنیم در کربن در واقع با گذشت زمان افزایش می یابد، که برخلاف فرآیندهای غیرفعال سازی است که معمولاً با کاتالیزورها در طول استفاده از آنها اتفاق می افتد. این کشف هیجان انگیز را نمی توان با روش های تحلیلی سنتی توضیح داد، بنابراین ما یک رویکرد میکروسکوپی برای شمارش اتم های هر نانو خوشه کاتالیست در مراحل مختلف واکنش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری روبشی ایجاد کردیم. ما یک سری تغییرات ظریف اما قابل توجه را در سطح اتمی شناسایی کرده ایمدکتر یفان چن، محقق دانشکده شیمی گفت.
عناصر کاتالیزور با کندوپاش مگنترون ساخته شدند، که در آن پلاسما در میدان های مغناطیسی یک هدف (در این مورد، روتنیم) را پرتاب می کند و مواد را روی یک حامل (میله گرافیت) رسوب می دهد. این روش تضمین می کند که بیشتر اتم های کاتالیزور روی سطح تکیه گاه قرار می گیرند، جایی که می توانند با مواد اولیه تعامل داشته باشند، نه اینکه در عمق ماده باقی بمانند.
مطالعه ساختار اتمی کاتالیزور نشان داد که در حین کار، روتنیوم به طور خود به خود در نانو خوشه هایی با مساحت 2 تا 3 نانومتر مربع جمع می شود. این نانو خوشه ها هرم های کوتاه پلکانی را تشکیل می دهند. در این شکل، کاتالیزور به تدریج سطح فعال را افزایش می دهد که افزایش کارایی آن را توضیح می دهد.
"این کشف مسیر جدیدی را در توسعه کاتالیزور ایجاد می کند و یک سیستم خود-بهبود پایدار برای تولید هیدروژن از آمونیاک به عنوان یک منبع انرژی پاک را نشان می دهد. ما انتظار داریم که این پیشرفت سهم قابل توجهی در توسعه فناوری های انرژی پایدار داشته باشد و از گذار به آینده ای با کربن صفر حمایت کند.استاد دانشکده شیمی آندری خلبیستوف خلاصه کرد.
اگر متوجه خطایی شدید، آن را با ماوس انتخاب کرده و CTRL+ENTER را فشار دهید.
منبع: https://3dnews.ru/1116711