Američtí chemici vyvinuli plazmový fotokatalyzátor na bázi rhodia a mědi, který umožňuje konverzi par – získávání vodíku z metanu – při relativně nízké teplotě kolem 450 stupňů Celsia. To sníží náklady na energii a palivo při výrobě vodíku, napsali vědci v článku zveřejněném v časopise Nature Catalysis.
»Konverze par metanu představuje přibližně polovinu celkového množství vodíku vyrobeného v celosvětovém průmyslu. Vyžaduje vysoké teploty, což vede k vysoké spotřebě energie a značným emisím skleníkových plynů. Vyvinuli jsme stabilní plazmový fotokatalyzátor na bázi rhodia a mědi, jehož vytvoření umožní ekologičtější výrobu vodíku,« napsali vědci.
Tento katalyzátor vyvinul tým amerických chemiků pod vedením profesorky Naomi Halasové z Rice University (USA). Jedná se o soubor nanočástic rhodia a mědi, které byly naneseny v určité vzdálenosti na povrch substrátu z oxidů hliníku a hořčíku. Tyto struktury jsou v prostoru uspořádány tak, že při interakci se světlem vytvářejí tzv. plazmony.
Plazmony vědci nazývají zvláštní kolektivní oscilace elektronů, které jsou schopny šířit se po povrchu kovů a jiných materiálů. Vědci si již dlouho všímají, že plazmony vznikající na povrchu kovových nanočástic zvláště silně zahřívají jejich okolí a přispívají ke vzniku elektronů, které aktivně interagují s absorbovanými molekulami kovů.
Před dvěma lety vědci zjistili, že plazmony lze využít ke štěpení molekul amoniaku na dusík a vodík při velmi nízkých teplotách. Tento objev je přivedl na myšlenku, že podobně lze urychlit i přeměnu par metanu výběrem nanočástic schopných aktivně interagovat s molekulami uhlovodíků a vody.
Následné experimenty ukázaly, že toho lze dosáhnout pomocí generátorů plazmonů, které se skládají z 97 % z atomů mědi a ze 3 % z atomů vzácného kovu rhodia. Katalyzátory založené na těchto nanočásticích jsou schopny štěpit metan na vodík a oxid uhelnatý při teplotě asi 450 stupňů Celsia a zůstávají stabilní po dobu desítek hodin. Jak chemici doufají, jejich vývoj výrazně sníží náklady na výrobu vodíku a učiní ji méně škodlivou pro životní prostředí.
(cik)