Разделение сероводорода с помощью солнечной энергии

Источник: blogs.bakerhughes.com

Любой, кто хоть раз разбивал тухлое яйцо, не забудет этот ужасный запах. Фабрики по производству биотоплива, очистные сооружения, а также нефтеперерабатывающие заводы производят значительные объемы зловонного сероводорода — газа, токсичного при высоких концентрациях. Австралийские и китайские исследователи предложили новый фотоэлектрохимический процесс, в котором солнечная энергия используется для расщепления сероводорода. Таким образом, нежелательный побочный продукт становится источником водорода и серы. Стоит отметить, что попытки химического разделения сероводорода предпринимались и ранее, в том числе и с помощью солнечной энергии. Но до сих пор ученым не удавалось найти экономически и экологически приемлемый процесс.

Команда под руководством Лианжу Ванга (Университет Квинсленда, Австралия) и Кан Ли (Китайская академия наук) добилась успеха за счет использования фотохимической — химической петли. Это реакции, связанные при помощи окислительно-восстановительной пары. Окислительно-восстановительная пара представляет собой сочетание восстановленной и окисленной формы одного и того же элемента, которые легко могут преобразовываться друг в друга. В новом процессе ученые использовали сочетание двух- и трехвалентных ионов железа (Fe²⁺/Fe³⁺) или систему иодид-трииодид (I^–/I^3–). Сероводород вводится в электролит анодного отсека электрохимической ячейки. Здесь химическая реакция приводит его к связыванию с окисленной формой окислительно-восстановительной пары (которая, таким образом, восстанавливается).

Сероводород же разделяется на серу (она выпадает в осадок в виде твердого вещества) и катионы водорода (протоны). Протоны могут проходить через полупроницаемую мембрану, разделяющую анодный и катодный отсек. Вторая реакция является фотоэлектрохимической: протоны восстанавливаются на катоде, принимая электроны от восстановленной формы окислительно-восстановительной пары. Восстановленная форма при этом возвращается в окисленную, отдавая свои электроны на анод. Движущей силой процесса является солнечный свет, который генерирует пары электронов и «дырок» в фотоаноде. «Дырки» при этом могут заполняться поглощенными электронами. Окислительно-восстановительная пара участвует в непрерывном цикле смены окисленной и восстановительных форм, за счет этого общая реакция расщепления сероводорода идет постоянно.

Рисунок: physorg.com