Wodór plus tlen daje wodę. Każdy zna to równanie chemiczne, ale jak proces ten przebiega w rzeczywistości? Naukowcom z Northwestern University udało się podejrzeć w skali nano, jak pallad (rzadki metal) katalizuje reakcję gazową w celu wytworzenia wody – efektem czego jest spektakularne nagranie.
Czytaj też: Ta woda nie zachowuje się normalnie. Pozwala w laboratorium zbadać… wnętrze Jowisza
Ponieważ reakcja nie wymaga ekstremalnych warunków, naukowcy twierdzą, że można ją wykorzystać jako praktyczne rozwiązanie do szybkiego wytwarzania wody w suchych środowiskach, w tym na innych planetach. Szczegóły opisano w czasopiśmie PNAS.
Prof. Vinayak Dravid z Northwestern University mówi:
Pomyśl o postaci Matta Damona, Marku Watneyu, w filmie “Marsjanin”. Spalił paliwo rakietowe, aby wydobyć wodór, a następnie dodał tlen ze swojego utleniacza. Nasz proces jest analogiczny, z tą różnicą, że pomijamy potrzebę ognia i innych ekstremalnych warunków. Po prostu zmieszaliśmy pallad i gazy.
Woda może powstawać przy użyciu palladu – wreszcie wiemy, jak
Wiadomo, że rzadki pierwiastek zwany palladem jest dobrym katalizatorem do przekształcania gazowego wodoru i tlenu w wodę, ale dokładny sposób jego działania pozostaje słabo poznany. Dlatego naukowcy z Northwestern University wykorzystali niedawno opracowaną technikę, aby obserwować w precyzyjnych, molekularnych szczegółach, co się dzieje.
Czytaj też: Twórca żarówki nie przestaje zaskakiwać. Projekt genialnego wynalazcy pomoże wytwarzać wodór
Umieścili próbki palladu w nanoreaktorach w kształcie plastra miodu, zamkniętych w ultracienkiej szklanej membranie. Następnie wprowadzono gazy. Cały pokaz obserwowano za pomocą wysokopróżniowych transmisyjnych mikroskopów elektronowych. Dzięki temu uczeni byli w stanie zobaczyć, jak atomy wodoru wnikają do palladu, powodują rozszerzanie się metalu, gdy jego własne atomy są odsuwane od siebie. Co ważniejsze – zobaczyli, że na powierzchni palladu powstają maleńkie pęcherzyki wody.
Dr Yukun Liu dodaje:
Sądzimy, że to może być najmniejsza bańka, jaką kiedykolwiek obserwowano. To nie to, czego się spodziewaliśmy. Na szczęście to nagraliśmy, więc mogliśmy udowodnić innym ludziom, że nie jesteśmy szaleni.
Po potwierdzeniu, że reakcja palladu wytworzyła wodę, naukowcy postanowili zoptymalizować proces, odkrywając, że dodanie najpierw wodoru, a następnie tlenu prowadzi do najszybszej reakcji. Ponieważ atomy wodoru są tak małe, mogą się przecisnąć między atomami palladu – powodując rozszerzanie się metalu.
Zespół twierdzi, że zwiększenie skali tej techniki może doprowadzić do nowych sposobów wytwarzania wody na żądanie. Jeden z przedstawionych przez nich scenariuszy science fiction obejmuje wypełnienie arkuszy palladu wodorem, załadowanie ich na statek kosmiczny i wykorzystanie ich do wytwarzania wody pitnej poprzez dodawanie tlenu w razie potrzeby.