Описав новые перспективы в оптимизации электрохимических технологий, исследователи продемонстрировали, сколько еще нужно изучить о взаимодействии воды и электричества.
Исследователи из Института Макса Планка и Кембриджского университета осуществили передовое исследование, посвященное механизму автодиссоциации воды при воздействии мощных электрических полей. Результаты поставили под сомнение общепринятое мнение о главенствующей роли энергии в управлении этой реакцией, отмечает ScienceDaily.
«Мы обычно рассматривали автодиссоциацию воды в стандартных условиях, где реакция ограничена высокими энергетическими барьерами и противодействием энтропии. Однако в электрохимических средах с сильным электрическим полем наблюдается совершенно иная динамика», — поясняет руководитель проекта Яир Литман.
Электростатические поля увеличивают вероятность распада молекул воды, действуя необычным образом. Моделирование молекулярной динамики, проведенное под руководством Литмана и его коллеги Ангелоса Михаэлидеса, показало, что такое поле значительно повышает энтропию, облегчая разделение молекул воды на ионы. Сначала электрическое поле заставляет молекулы воды выстраиваться в строгом порядке, но появление ионов нарушает эту структуру, увеличивая беспорядок и стимулируя реакцию.
«При традиционном подходе реакция замедляется энтропией, тогда как в нашем эксперименте мы наблюдали прямо противоположный эффект: именно энтропия способствует реакции», — комментирует Литман. Более того, выяснено, что мощное электрическое поле существенно влияет на уровень pH воды, снижая его до значения 3. Это открытие имеет важное значение для конструирования и эксплуатации электрохимических устройств.
По словам ученых, результаты исследования создают новую химическую парадигму. Для увеличения эффективности процессов расщепления воды необходимо учитывать не только энергетические аспекты, но и воздействия энтропии, а также влияние электрического поля на молекулярные характеристики воды. Работа открывает новые возможности в дизайне катализаторов и оптимизации электродных материалов, применяемых в электрохимических устройствах и технологиях переработки воды.
Тем временем в России разработали аккумуляторы для полярных широт и космоса.
Фото: hi-tech.mail.ru