תוצאות העבודה מתפרסמות במגזין ננו. במהלך הבעירה של מימן, גזי החממה לא נוצרים, ותאי דלק הפועלים על בסיס שלה ליצור חשמל עם יעילות גבוהה מאוד, ולכן מימן נחשב דלק מבטיח מאוד.
הייצור התעשייתי המודרני שלה מבוסס על המרה משותפת של גז טבעי יחד עם אדי מים שנערכו ב 1000 מעלות צלזיוס, אבל שיטה ידידותית יותר אקולוגית היא פחמן דו חמצני המרה של מתאן, חומר הגלם שבו שני גז החממה פועלת בבת אחת - CH4 ו CO2. למרבה הצער, זרזי המרה של קיטור בתהליך זה מושבים ונהרס, והשימוש בזרזים אוניברסליים המבוססים על מתכות קבוצת פלטינום (PT, PD, RH) הוא גם בלתי אפשרי עבור מגוון רחב של סיבות.
מועמד מבטיח עבור זרזים פחמן דו חמצני המרה הוא מוליבדן קרביד (MO2C). הפעילות הקטליטית שלה בתגובות של פחמימנים אור דומה פלטינה, ואת המחיר הוא הרבה יותר נמוך. בנוסף, קרביד מוליבדן הוא עמיד בפני רעלים קטליטי משותף - משקעים פחמן ומרכיבים המכילים גופרית, מה שהופך זרזים על בסיס זה בר קיימא עם עבודה ארוכה. עם זאת, קרביד מוליבדן אינו מופץ בטבע והוא יכול לקבל רק על ידי סינתטי.
בשיטה המתכות המסורתית, הוא מסונתז בשל עיבוד הטמפרטורה לטווח ארוך של מתכת ופחמן, אשר מוביל לצריכת אנרגיה גדולה. שיטה נפוצה נוספת היא הפחתה תרמוסטטית של תחמוצות מוליבדן עם תערובת של גזים פחמימנים עם תרכובות H2 או ארומטי.
שיטה זו זקוקה פחות אנרגיה, אך היא דורשת אמצעי אבטחה מוגברת בשל שימוש בגזי נפץ. בנוסף, בשתי השיטות על פני השטח של קרביד מוליבדן, סרט פחמן נוצר, אשר חוסם חלק של מרכזים פעילים קטליטי ובכך מקטין את היעילות של שימוש בחומר. לכן, מדענים מחפשים שיטות אחרות לסינתזה.
ב PCTU, קרביד מוליבדן מוצע להתקבל באמצעות שיטה של סינתזה שלב נוזלי של מוליבדן כחול (מה שנקרא פיזור של תרכובות אשכול של מוליבדן וחמצן). בעבודה, המדענים ביצעו את הסינתזה של MO2C בכמה שלבים. בהתחלה הם קיבלו מוליבדן כחול עצמם בשל הפחתת פתרון Ammonium Heptamolibdate חומצה אסקורבית בנוכחות חומצה הידרוכלורית.
ואז מוליבדן כחול היה מיובש תרמית מתפורר בטמפרטורה של 750-800 מעלות צלזיוס, כתוצאה של אשר קרביד Molybdenum הוקמה. "ההבדל העיקרי של העבודה שבוצע על ידי הקבוצה המדעית שלנו הוא גישה משולבת", מציינת אחד מחברי העבודה, פרופסור חבר של המחלקה לכימיה קולואיד של PCTU, נטליה Gavrilova.
למעשה, אנחנו לא רק עוסקת בסינתזה של חלקיקים מפוזרים, אבל אנחנו לומדים כל שלב של קבלת מערכות קטליטי, המאפשר, הגדרת דפוסי היסוד הראשי, כדי לסנתז את המוצר עם המאפיינים שצוין - כלומר, קרביד מוליבדן עם פעילות קטליטית גבוהה ".
בעבודה, החוקרים שינו את היחס בין חומר המכיל מוליבדן ואת הסוכן הפחתת בשלב הראשון של הסינתזה ולמדו את המבנה של שניהם מוליבדן הכחול ואת מוליבדן קרביד עצמו, אשר מסונתז מאוחר יותר מן הצבע. הפעילות הקטליטית של MO2C הוערכה על ידי ביצוע התגובה של ההמרה של מתאן CH4 (הרכיב העיקרי של גז טבעי) ו- CO2 לתערובת גזית של H2, CO ו- H2O, כלומר, גז סינתזה.
זה הוכח כי כבר בטמפרטורה של 850 מעלות צלזיוס, מידת ההמרה מתאן היא 100 אחוז, ודגימות מסונתזות עם הפעילות הקטליטית הגבוהה ביותר, מסונתז עם תוכן נמוך של סוכן ההפחתה בתערובת הראשונית: איתם ההמרה CH4 ו- CO2 בגז סינתזה מתרחשת.
לפיכך, מדענים מצאו כי התפקיד העיקרי בהיווצרות המבנה והמרקם של הזרז ממלא את הפחתת סוכן, וכן שינוי התוכן שלה במערכות המפוזרות המקור, ניתן להשיג שינויים שונים של קרביד מוליבדן ולהתאים את המבנה הנקבובי של הזרז.
השיטה המפותחת של סינתזה זורמת בטמפרטורות נמוכות יחסית (לעומת שיטות מסורתיות), ואת MO2C מסונתז יש פעילות קטליטית גבוהה, אשר פותחת את היכולת להשתמש בשיטה זו כדי להשיג זרזים מסיביים על המוביל ואת הקרומים הקטליטיים עבור משימות שונות - כולל ההמרה של גז טבעי.
מקור: מדע עירום