Цивилизация
Группа американских химиков предложила принципиально новый катализатор для преобразования углеводородов в различные виды топлива.
Новая система катализаторов — идеальный образец для изучения каталитических превращений смесей углеводородов в однородное топливо и создания на ее основе катализаторов нового поколения.
В образце, полученном учеными из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) министерства энергетики (Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory), Университета Техаса в Остине (University of Texas-Austin) и Университета штата Вашингтон (Washington State University), тримеры оксида вольфрама выстроены в линии на платформе оксида титана, при этом один из атомов вольфрама каждого тримера поднят над плоскостью и работает катализатором. Подобные системы созданы впервые. Их структуру удалось разглядеть при помощи туннельного электронного микроскопа.
«Есть важное различие между промышленными катализаторами и новой образцовой системой, — говорит Майк Уайт, профессор Института межфазного катализа PNNL (PNNL Institute for Interfacial Catalysis). — В промышленных образцах, в отличие от нашего, наблюдается нерегулярность размеров каталитических частиц и переменность химического состава, которые мешают изучать каталитический процесс. Промышленные катализаторы походят на груду гравия с разными размерами камней. Некоторые камни фиолетовые, некоторые синие. Какие-то камни делают одно; какие-то — другое. В нашем »гравии« все камни абсолютно одинаковы».
Как полагают специалисты, открытие группы Уайта может вызвать серьезный прорыв в энергетике.
Новое поколение катализаторов поможет превращению практически любой органики в молекулы заданного образца. То есть в идеале можно будет делать тот же самый бензин, например, из свежих листьев. Правда, как скоро разработка превратится в топливопроизводящие заводы нового поколения, пока неясно.
Над проблемой новых источников топлива работают сотни тысяч человек по всему миру. Та же работа Уайта, например, перекликается с недавним открытием другой группы теоретиков — из Южной Кореи, также направленном на новые топливные технологии. Команда под руководством профессора Сеульского университета Чжисуна Има просчитала материал, который сможет накопить достаточное для двигателя количество водорода при комнатной температуре. Дело в том, что одна из главных проблем водородного двигателя — это проблема транспортировки водорода. Баллонный газ взрывоопасен, а разработать удобный химический «транспортер» оказалось очень сложно.
Ориентиром для разработки южнокорейцев служил показатель, установленный министерством энергетики США. По расчетам министерства, к 2010 году реально создать топливный элемент, «хранящий» в себе 45 килограммов водорода на кубометр.
В качестве полимера-основы просчитывались полиацетилен, полипиррол и полианилин. В качестве металлов-добавок — титан, скандий и ванадий. В результате вычислений теоретики пришли к выводу, что полиацетилен, в котором часть атомов водорода замещена атомами титана, сможет при комнатной температуре сорбировать до 7,6% водорода по весу, что соответствует 63 килограммам на кубометр. Повышенная емкость обусловлена тем, что каждый атом титана способен «притянуть» к себе до пяти молекул водорода.