Vodik bi mogao odigrati klju\u010dnu ulogu u nadolaze\u0107oj eri obnovljivih izvora energije, ukoliko se razvije relativno jeftina i u\u010dinkovita metoda proizvodnje koja ne uklju\u010duje karbonska goriva.<\/p>\n
Veliki korak prema tom naizgled nedosti\u017enom cilju u\u010dinili su znanstvenici s Dr\u017eavnog laboratorija Lawrence Berkeley (Sveu\u010dili\u0161te Kalifornija, Berkeley) pri Nacionalnom odjelu za energiju (DOE). Tim je otkrio jeftin metalni katalizator koji u\u010dinkovito ubrzava reakciju izlu\u010divanja vodika iz vode.<\/p>\n
“Na\u0161 se novi `proton-redukcijski` katalizator zasniva na okso-molibden-kompleksu koji je otprilike 70 puta jeftiniji od platine, koja je danas najra\u0161ireniji metalni katalizator reakcije razdvajanja molekule vode”, navodi Hemamala Karunadasa, jedna od zaslu\u017enih za otkri\u0107e ovog kompleksa. “Uz sve prednosti, na\u0161 katalizator ne zahtijeva organske dodatke, radi u neutralnom pH (\u010dak i ako je voda prljava), u slanoj vodi (jednom od najbogatijih izvora vodika na planetu) te u neutralnom elektrolitu. Sve ove odlike \u010dine na\u0161 katalizator idealnim za kemijske procese dobivanja energije iz obnovljivih i odr\u017eivih izvora.”<\/p>\n
Karunadasa istovremeno izvr\u0161ava du\u017enosti na Odsjeku za kemijske znanosti Laboratorija Berkeley i na Kemijskom odsjeku Sveu\u010dili\u0161ta u Kaliforniji. Vode\u0107a je autorica znanstvenog rada koji opisuje ovo istra\u017eivanje, a bio je objavljen 29. travnja 2010. godine pod naslovom “Molekularni okso-molibden katalizator za proizvodnju vodika iz vode” u \u010dasopisu Nature<\/em>. Ostali autori ovog rada bili su Christopher Chang i Jeffrey Long, tako\u0111er zaposleni u Laboratoriju Berkeley te UC Berkeley. Chang je ujedno i \u010dlan osoblja na Medicinskom institutu Howard Hughes (HHMI).<\/p>\n Bez obzira koristite li ga u novim ili starim gorivim \u0107elijama za proizvodnju elektri\u010dne energije, plinoviti vodik kao otpadni plin emitira bezopasnu vodenu paru. Upravo je to razlog zbog kojeg bi ova nacija ve\u0107 pohrlila prema ekonomiji baziranoj na vodiku. Jedini je problem nesta\u0161ica izvora plinovitog vodika. Plinoviti vodik ne nastaje prirodnim procesima i mora se proizvoditi industrijski. Ve\u0107ina plinovitog vodika u SAD-u dolazi iz zemnog plina, iz fosilnog goriva.<\/p>\n Iako nije skupa, ova tehnika pridonosi jo\u0161 ve\u0107oj emisiji spojeva na bazi ugljika. Plinoviti vodik mo\u017ee se dobiti i elektrolizom vode. U toj reakciji koristimo elektri\u010dnu struju za razbijanje molekule vode na kisik i vodik. Radi se o \u010distoj i odr\u017eivoj metodi proizvodnje plinovitog vodika, pogotovo ako se potrebna struja proizvodi iz obnovljivih izvora energije poput solarnih \u0107elija ili vjetra. Ipak, elektroliza zahtijeva i u\u010dinkovit katalizator.<\/p>\n Priroda je proizvela ekstremno efikasne enzime za razbijanje molekule vode. Ti se enzimi zovu hidrogenaze, a koriste ih biljke tijekom fotosinteze. Ipak, ovi su enzimi iznimno osjetljivi i lako se deaktiviraju \u010dim ih se ukloni iz njima prirodnog okru\u017eenja. Ljudske aktivnosti zahtijevaju stabilne metalne katalizatore \u010dija aktivnost ne ovisi o tome nalaze li se u biolo\u0161koj okolini ili ne. Metalne katalizatore nije te\u0161ko nabaviti, ali radi se o niskovalentnim plemenitim metalima \u010dija je cijena previsoka za \u0161iroku primjenu. Uzmimo na primjer platinu, najplemenitiji me\u0111u plemenitim metalima. Samo 0.03 kg platine ko\u0161ta \u010dak 2000 dolara.<\/p>\n “Osnovni znanstveni problem u ovom istra\u017eivanju bila je kreacija molekularnog sustava koji bi proizvodio vodik iz vode uz visoku kataliti\u010dku mo\u0107 i stabilnost”, obja\u0161njava Chang. “Vjerujemo kako \u0107e na\u0161e otkri\u0107e molekularnog katalizatora na bazi okso-molibdena za proizvodnju vodika iz vode bez potrebe za karbonskim dodacima, postaviti novu paradigmu na polju mo\u0107ne redukcijske katalize u vodenoj sredini.”<\/p>\n Molibden-okso kompleks koji su otkrili Karunadasa, Chang i Long zapravo je visokovalentan metal kemijskog imena (PY5Me2)Mo-oxo. Kroz svoja su istra\u017eivanja \u010dlanovi tima otkrili kako taj kompleks katalizira proizvodnju plinovitog vodika iz neutralne ili \u010dak morske vode i to uz obrtni broj od \u010dak 2.4 mola vodika po molu katalizatora u sekundi. “Ovaj okso-metal kompleks predstavlja osnovnu ideju redukcijske katalize koju odlikuje visoka aktivnost i stabilnost u vodenom mediju. Sada smo fokusirani na modifikaciju PY5Me liganda te istra\u017eivanje drugih metalnih kompleksa na bazi sli\u010dnih liganada. Na taj se na\u010din nadamo pobolj\u0161ati iskori\u0161tenje elektri\u010dne struje, ali i istra\u017eiti mogu\u0107nost kataliti\u010dkih procesa koje pokre\u0107e svjetlost. Posebna je pa\u017enja posve\u0107ena kemiji va\u017enoj za razvoj odr\u017eivih ciklusa energije”, navodi Long.<\/p>\n Ovo je istra\u017eivanje dijelom financijski podupro Odjel za znanost pri Centru za istra\u017eivanje solarne energije (Laboratorij Berkeley), a dijelom Nacionalna fondacija za znanost. Laboratorij Berkeley dio je Nacionalnog laboratorija pri Odjelu za energiju, smje\u0161ten u Berkeleyju (Kalifornija). Tamo se provode javna znanstvena istra\u017eivanja, a sam se laboratorij nalazi se pod upravom Sveu\u010dili\u0161ta u Kaliforniji.<\/p>\n