何十年もの間、 水素の流出は科学的な難問であり、クリーン エネルギーに革命をもたらす可能性に研究者たちを静かに魅了してきました。
この現象には、シリカなどの熱的に安定な酸化物に固定された小さな金属ナノ粒子が関与しており、興味深い挙動を示します。水素原子が金属から酸化物に流れ込み、科学者が「水素流出」と呼ぶものを形成します。
この現象は1964 年に初めて説明されましたが、その本当の性質と可能性は謎に包まれたままです。しかし、ペンシルベニア州立大学の最近の発見により、この長年の難題にある程度の光が当てられました。
謎が明らかになった
ペンシルベニア州立大学の化学・化学工学教授バート・チャンドラーは研究チームを率い、かつては不可能だと思われていた目標を達成した。彼らは、水素漏洩がどのようにしてなぜ起こるのかを解明しただけでなく、この複雑なプロセスの初めての定量的測定も提供しました。
Nature Catalysysに掲載されたこの研究結果は、水素の活性化と貯蔵についてのより深い理解への扉を開き、クリーン エネルギー分野にとって大きな期待をもたらします。
チャンドラー氏は、研究チームがチタニア上に金を重ねた独自のシステムを採用し、水素分子が効率的かつ可逆的に水素原子に分裂することを実証したと説明した。
この発見により、これらの触媒により水素分子が分離され、単一原子が触媒に「付着」できるため、水素を原子の形で高温で貯蔵することが可能になりました。
クリーンエネルギーへの影響
水素波及システムには、水素ガスが同等の水素原子、つまり陽子と電子に分割されることが含まれます。このプロセスでは、陽子が材料の表面に付着し、電子が表面近くの半導体酸化物の伝導帯に入ります。この発見は、これらの水素原子のクリーン燃料への変換や水素貯蔵などの革新的な応用への道を開きます。
この研究の特徴は、原子を金属から基板に輸送する際に重要な役割を果たすエントロピーの役割です。熱エネルギーが主な原動力であるとする以前の仮説とは異なり、チャンドラーのチームはエントロピーが主な原動力であることを発見し、現象をより微妙に理解できるようになりました。
「私たちは今、水素の流出がどのように機能するのか、なぜそれが機能するのか、そして何がそれを引き起こすのかを説明できるようになりました。そして、初めてそれを測定することができましたが、これは非常に重要です」とチャンドラー氏は述べ、得られた結果の重要性を強調した。 「数値化されると、変化がどのように変化するかを確認し、それを制御する方法や新しい問題に適用する方法を理解できるようになります。」
「このシステムを選択できたのは非常に幸運でした。金が触媒としてどのように機能するかにすでに興味があったので、このシステムを選択しました」とチャンドラー氏は説明しました。 「私たちは新しい化学を発明したわけではなく、データを収集しただけです。測定と再測定を繰り返すのに 6 年かかりました。」
「エントロピーが水素の拡散を促す」。
この発見の意味は、特にクリーン エネルギー開発の分野において計り知れません。これは、好奇心、忍耐力、厳密な実験が深遠な発見につながる科学的プロセスの証です。
「科学は自己修正のプロセスです。波及効果の存在については以前から知られていましたが、それを定量化して理解するための適切なシステムを誰も見つけていませんでした。私たちはデータを収集し、この現象を説明する方法を考え出しました。私たちが使用するエネルギーのバランスは必ずしも明らかではなく、エントロピーが私たちの予期せぬ事態を引き起こす可能性があることが判明しました」とチャンドラー氏は付け加えた。
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「科学的現象の説明が水素を貯蔵する新しい経済的方法への道を開く」という記事は、シナリオ エコノミーから来ています。
これは、Mon, 04 Sep 2023 07:00:58 +0000 の https://scenarieconomici.it/la-spiegazione-di-un-fenomeno-scientifico-apre-la-strada-a-un-nuovo-modo-economico-di-stoccare-lidrogeno/ で Scenari Economici に公開された記事の自動翻訳です。