تمكن العلماء من موسكو وقازان من تطوير محفز أحادي الذرة يحتوي على الروثينيوم ويستخدم في التفاعل الخاص بإنتاج الهيدروجين، حيث تتميز البنية الثلاثية الأبعاد لهذا المحفز بقدرتها على تشكيل طبقات متحركة على سطح المواد الكربونية، مما يجعل الأجهزة والعمليات القائمة على الهيدروجين عالي النقاء أكثر كفاءة اقتصادية، كما أنها تقلل من استهلاك المعادن النادرة من مجموعة البلاتين.
الهيدروجين الجزيئي عالي النقاء يُعتبر وقودا “أخضر” وركيزة مهمة لصناعة الكيماويات الحديثة، بينما تقنيات إنتاجه الحالية مكلفة، نظرا لاعتماد الأجهزة مثل محللات المياه الكهربائية وخلايا الوقود والمكثفات على معادن ثمينة من مجموعة البلاتين، وتتيح التكنولوجيا الجديدة تقليل استهلاك هذه المعادن بشكل ملحوظ.
الروثينيوم ودوره في الابتكار
ينتمي الروثينيوم أيضا إلى مجموعة البلاتين، لكن مشتقاته يمكن استخدامها كمحفزات كهربائية مبتكرة أحادية الذرة بدلا من البلاتين المعدني، مع المحافظة على كفاءتها العالية، وقد تم تطوير نهج جديد للحصول على مشتقات الروثينيوم التفاعلية باستخدام أيون الروثينيوم لتحقيق خصائص امتزازية قوية على سطح المواد الكربونية المهمة عمليا.
أشار مؤلفو الدراسة إلى أن التصميم الجزيئي للمحفز، إلى جانب المواد المحفزة الهجينة المبنية عليه، يسمح بالتحسين السريع لجودة الكاثودات الكربونية في مولدات الهيدروجين عالي النقاء، كما يقلل من استهلاك معادن مجموعة البلاتين بعدة مرات.
المؤسسات المشاركة والدعم المالي
شارك في البحث باحثون من معهد “كورناكوف” للكيمياء العامة وغير العضوية، أكاديمية العلوم الروسية، ومعهد “نسميانوف” للمركبات العضوية، أكاديمية العلوم الروسية، وكذلك معهد “كورتشاتوف” للأبحاث النووية، ومعهد “آربوزوف” للكيمياء العضوية والفيزيائية، مركز قازان العلمي، وجامعة “غوبكين” الروسية الحكومية للنفط والغاز.
حصل المشروع على دعم مالي من وزارة العلوم والتعليم العالي الروسية في إطار برنامج “مركز الاستخدام الرشيد للمواد الخام المعدنية النادرة”، وقد نُشرت نتائج البحث في مجلة Dalton Transactions.
المصدر: تاس