Химики разобрались, почему церий быстро расщепляет воду

Ученые из Северо-Западного университета выяснили, почему церий ускоряет расщепление воды на водород и кислород, позволяя получить газообразный водород, который можно использовать в качестве топлива. Свои выводы химики изложили на страницах Nature Communications.

Ученые исследуют возможность применения газообразного водорода в качестве экологически чистого топлива. Получить его можно, расщепив воду на водород и кислород. Катализатором в этом процессе выступает двуокись церия.

В новом исследовании химики нашли источник энтропии церия, который помогает ускорять расщепление воды. «Большинство ученых считало, что энтропия вызвана смешением кислорода или вибрациями от нагрева, но мы обнаружили совершенно другой источник, о котором даже не могли подумать», — сообщил автор исследования Крис Вулвертон.

Для того чтобы химическая реакция протекла успешно, к иону в диоксиде церия должен присоединиться электрон. Именно этот электрон порождает энтропию. «Электрон может переходить из одного состояния в другое в другое, создавать беспорядок и, следовательно, энтропию», — объяснил Вулвертон.

Также ученые сравнили, как изменяется энтропия для ионов других семнадцати редкоземельных элементов. Оказалось, что у них энтропия при присоединении электрона менялась меньше, чем у церия.

Результаты исследования помогут химикам лучше использовать энтропию церия для совершенствования технологий расщепления воды.