Nowe badania: Wzrost produkcji nadtlenku wodoru przez elektrolizę wody z użyciem węglanów

WarsawNaukowcy z Ruhr Universität Bochum w Niemczech, w tym dr Lejing Li, dr Carla Santana Santos i profesor Wolfgang Schuhmann, odkryli sposób na zwiększenie produkcji nadtlenku wodoru podczas elektrolizy wody, procesu, który zazwyczaj również wytwarza tlen, często marnowany. Nadtlenek wodoru jest cenny dla różnych gałęzi przemysłu. Ich odkrycia zostały opublikowane w Angewandte Chemie International Edition 24 czerwca 2024 roku.

Kluczowe elementy obejmują:

• Rola buforu węglanowego.
• Znaczenie lokalnej wartości pH.
• Dynamika energetyczna procesów reakcji.

Rozszczepienie wody zazwyczaj prowadzi do uzyskania wodoru i tlenu. Jednak w wielu branżach nadtlenek wodoru jest bardziej przydatny niż tlen. Nadtlenek wodoru znajduje zastosowanie w środkach czystości, wybielaczach oraz jako paliwo. Zwykle produkcja nadtlenku wodoru wymaga skomplikowanych i nie zawsze ekologicznych metod. Udoskonalenie elektrolizy wody, aby uzyskiwać jednocześnie nadtlenek wodoru i wodór, mogłoby uprościć produkcję i uczynić ją bardziej przyjazną dla środowiska.

Nadtlenek wodoru tworzy się w specyficznych warunkach. Badania wykazały, że dodanie buforu węglanowego do roztworu elektrolizy wpływa na przebieg reakcji. Bufory węglanowe, takie jak kwas węglowy, uwalniają protony, które reagują z wodorowęglanem, utrzymując stabilne pH roztworu.

Zobacz również:

Dzisiaj · 03:39

Tajemnicze wnętrza Urana i Neptuna: nowe odkrycia dotyczące warstw i pól magnetycznych

Reakcje elektrolizy zachodzą na elektrodach przy przyłożonym napięciu. W trakcie tego procesu poziom pH się zmienia z powodu uwalniania protonów. Zmiany pH wpływają na produkty reakcji. Badacze z Uniwersytetu Ruhr w Bochum opracowali metodę pomiaru pH w pobliżu powierzchni elektrod.

Naukowcy ustalili, że wysokie stężenie wodorowęglanu w pobliżu elektrody sprzyja tworzeniu się nadtlenku wodoru. Wodorowęglan prowadzi do powstania substancji, która zapobiega niepożądanemu tworzeniu się tlenu. Jest to istotne, ponieważ bezpośrednia produkcja nadtlenku wodoru z elektrolizy wody była dotychczas utrudniona ze względu na skomplikowane procesy termodynamiczne.

To badanie może wydawać się bardzo naukowe, ale w rzeczywistości jest niezwykle użyteczne. Dzięki zrozumieniu, jak powstają wodór i nadtlenek wodoru, możemy ulepszyć metody przemysłowe, czyniąc je bardziej efektywnymi i ekologicznymi. To może zmienić sposób wytwarzania ważnych chemikaliów, wspierać cele zrównoważonego rozwoju i zmniejszać szkody dla środowiska.

Odkrycie podkreśla znaczenie badań podstawowych dla rozwoju technologii. Dokładniejsze badania nad warunkami elektrolizy i roztworami buforowymi mogą usprawnić produkcję nadtlenku wodoru. Dzięki temu proces ten stanie się bardziej odpowiedni do przemysłowych zastosowań na dużą skalę, co przyczyni się do tworzenia bardziej ekologicznych rozwiązań chemicznych.