Cercetatorii de la Penn State University si Virginia Commonwealth University au descoperit un mod de a produce hidrogen prin expunerea unui complex de molecule de aluminiu la apa. Descoperirile sunt importante deoarece demonstreaza faptul ca geometria acestor complexe de molecule de aluminiu, mai mult decat doar proprietatile lor electronice, este cea care guverneaza proximitatea locurilor active expuse ale complexelor. Proximitatea locurilor active expuse ale complexelor joaca un rol important in influentarea reactiilor complexelor cu apa. Descoperirile echipei au fost publicate pe 23.01.2009 in aparitia revistei Science.
Echipa, formata din absolventii Penn State Patrick Roach si Hunter Woodward, profesorulde fizica de la Virginia Commonwealth University, Shiv Khanna si Arthur Reber, au inve
stigat reactia apei cu complexele de molecule de aluminiu prin combinarea acestora, in conditii controlate, intr-un reactor pentru procese continue creat la comanda. Ei au descoperit ca o molecula de apa se leaga intre doua locuri ale aluminiului in complexul de molecule, atata timp cat unul dintre locuri se comporta ca un acid Lewis, un centru incarcat pozitiv care vrea sa accepte un electron, si celalalt loc se comporta ca o baza Lewis, un centru incarcat negativ care vrea sa doneze un electron. Acidul Lewis din aluminiu se leaga cu oxigenul din apa si baza Lewis din aluminiu disociaza un atom de hidrogen. Daca acest process are loc a doua oara cu alt set de doua locuri de aluminiu si o molecula de apa, atunci doi atomi de hidrogeni devin disponibili, ce se pot alatura pentru a deveni hidrogen gaz. (H2).
Echipa a descoperit cum complexele de molecule reactioneaza diferit cand sunt expuse la apa, depinzand de dimensiunile complexelor si de structurile lor geometrice unice. Trei dintre complexele de molecule de aluminiu au produs hidrogen din apa la temeperatura camerei. „Capacitatea de a produce hydrogen la temperature camerei este semnificativa deoarece inseamna ca nu am folosit deloc caldura sau energie pentru a declansa reactia.” afirma Khanna. „Tehnicile traditionale de separare a apei pentru a produce hidrogen in general necesita multa energie in momentul in care hidrogenul este generat. Insa metoda noastra ne permite sa producem hidrogenul fara a furniza caldura, conectare la o baterie sau adaugare de electricitate. Din momentul in care complexele de molecule de aluminiu sunt sintetizate, pot genera hidrogen la cerere fara nevoia de a-l stoca.” Khanna spera ca descoperirile echipei sa paveze calea catre investigatiile asupra modului in care complexele de molecule de aluminiu pot fi reciclate pentru folosinta continua si modul in care eliberarea de hidrogen poate fi controlata. „Se pare ca e posibil sa fim in stare sa gasim modalitati pentru a inlatura grupa hidroxil (OH–) ce ramane atasata de complexele de molecule de aluminiu dupa ce genereaza hydrogen pentru a putea refolosi complexele de aluminiu in permanenta.”
Fotografia arata complexul de molecule de aluminiu care reactioneaza cu apa pentru a produce hidrogen. Imaginea de jos infatiseaza o molecula de apa (un atom de hidrogen (sfera rosie) si doi atomi de oxigen (sferele argintii)) ce se despica la suprafata unui complex de molecule de aluminiu. Zona albastra reprezinta locuri de acizi Lewis si zonele portocalii reprezinta locuri de baze Lewis. Imaginea din dreapta-sus arata mai multe molecule de apa ce se unesc cu locurile active ale unui complex de molecule de aluminiu. Imaginea din stanga-sus arata eliberarea de hidrogen (doua sfere argintii inconjurate de o aureola portocalie.) Credit: A.C. Reber, VCU/Penn State
Echipa planifica sa continue cercetarea cu scopul de a limpezi metoda. Proiectul a fost sprijinit de Biroul de Cercetare Stiintifica al Aviatiei Militare.
Sursa: Penn State (www.physorg.com)
