# קטליזאטור לחמצון מים שמקורו מצמחים – אמצעי יעיל לייצור מימן

> מימן עשוי להיות אחד מהדלקים החשובים ביותר בעתיד. יהיה זה עדיף ביותר אם ניתן יהיה לקבלו מפירוק מים במקום מנפט. אולם, אלקטרוליזה של מים הינה תהליך הדורש אנרגיה רבה וגורם לה להיות הן יקרה והן חסרת יעילות אם החשמל הנדרש להפעלתה מגיע משריפת דלקי מאובנים. פוטוליזה, פירוק מים באמצעות אור, הינה תהליך חליפי מבטיח ביותר צוות חוקרים אוסטרליים ואמריקאים פיתחו עתה קטליזאטור המזרז באופן יעיל את חציה החיוני של תגובה…

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/water-oxidation-catalyst-adopted-from-plants-180908
- Author: דר. משה נחמני
- Published: 2008-09-18T00:10:50+03:00
- Modified: 2008-09-17T04:55:48+03:00
- Sections: כימיה, מים
- Topics: כימיה, מים, מימן, מנגן

## Article

מימן עשוי להיות אחד מהדלקים החשובים ביותר בעתיד. יהיה זה עדיף ביותר אם ניתן יהיה לקבלו מפירוק מים במקום מנפט. אולם, אלקטרוליזה של מים הינה תהליך הדורש אנרגיה רבה וגורם לה להיות הן יקרה והן חסרת יעילות אם החשמל הנדרש להפעלתה מגיע משריפת דלקי מאובנים. פוטוליזה, פירוק מים באמצעות אור, הינה תהליך חליפי מבטיח ביותר צוות חוקרים אוסטרליים ואמריקאים פיתחו עתה קטליזאטור המזרז באופן יעיל את חציה החיוני של תגובה זו, הפוטו-חמצון (photooxidation) של מים. כפי שמדווח בכתב-העת Angewandte Chemie ליבת הקטליזאטור החדש הינה תצמיד המכיל את היסוד מנגן (manganese) המחקה את זה הקיים באורגניזמים המבצעים פוטוסינתזה. אלקטרוליזה הינה התהליך ההופכי המתרחש בסוללה: כלומר – אנרגיה חשמלית המומרת לאנרגיה כימית. האלקטרוליזה של מים מורכבת משני חצאי-תגובות: בקתודה, פרוטונים מחוזרים למימן, בעוד באנודה החמצון של מים מייצר חמצן. היעד של החוקרים היה להשתמש באור השמש בכדי להפעיל את התהליך האנרגטי הזה. בכדי שהדבר יפעל, יש צורך לשלב את התאים הסולאריים המודרניים המשתמשים באנרגיית השמש עם פוטו-קטליזאטורים יעילים לחמצון המים וחיזור הפרוטונים לקבלת גז מימן. המשוכה הגבוהה ביותר שצריך היה לעבור כדי לקבל פירוק פוטוקטליטי של מים, עד היום, הייתה מציאת קטליזאטור יעיל המחמצן מים. למעשה, הקטליזאטור הידוע הטוב ביותר, המחמצן מים באופן יעיל ביותר בתגובה לקרינת אור, הינו אנזים במערכת הפוטוסינתזה של אורגניזמים חיים המכיל מנגן. החוקרים השתמשו בדיוק באנזים זה כמודל למחקרם – הקטליזאטור הינו תצמיד של אוקסו-מנגן בעל ליבה קובייתית הכוללת ארבעה אטומי מנגן וארבעה אטומי חמצן המחופים ע"י תרכובות זרחן משניות. הצורון הקטליטי הפעיל נוצר כאשר אנרגיית אור גורמת לשחרורה של אחת מתרכובות אלו מהמבנה התצמידי. אולם, תצמיד המנגן אינו מסיס במים. החוקרים התגברו על בעיה זו ע"י ציפויה של אחת מהאלקטרודות בקרומית דקיקה של החומר נפיון (Nafion). כאשר הוא ממוקם בתוככי התעלות המימיות של קרומית זו, הקטליזאטור יציב ויוצר מגע עם פרודות המים. הקרנה באור נראה, כאשר מופעל זרם של 1.2 וולטים, מובילה לאלקטרו-חמצון יעיל של המים. חצי-תא אנודי זה יוכל לחבור בקלות לחצי-תא קטודי קטליטי המייצר מימן. השילוב יביא לקבלת תא פוטואלקטרוכימי שיוכל לייצר מימן וחמצן טהור ממים ואור שמש. [להודעת החוקרים](http://www.sciencedaily.com/releases/2008/08/080826100829.htm)