L’utilizzo diretto dell’acqua come fonte di atomi e molecole di idrogeno è fondamentale per l’evoluzione dell’ecosistema e dell’industria. Tuttavia, l'acqua liquida è un donatore di elettroni sfavorevole per la formazione di queste specie di idrogeno a causa della sua inerzia redox.
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Wang Feng e Assoc. Il Prof. Jia Xiuquan del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia Cinese delle Scienze (CAS), in collaborazione con il gruppo del Prof. Richard N. Zare dell'Università di Stanford, ha realizzato la formazione di idrogeno mediante elettrificazione da contatto su microgocce di olio-acqua interfacce e la sua regolamentazione. Lo studio è pubblicato nel Journal of American Chemical Society .
È stato dimostrato che le microgocce d'acqua possiedono un elevato campo elettrico all'interfaccia delle microgocce, sufficiente a ionizzare OH
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produrre spontaneamente elettroni liberi. Il successivo trasferimento di carica può portare a una varietà di reazioni di idrogenazione essenziali.
In questo studio, i ricercatori hanno scoperto una marcata separazione di carica tra microgocce di olio e acqua di diverse dimensioni attraverso l’atomizzazione. Rispetto alle microgocce di acqua pura, la separazione della carica delle microgocce acquose oleose è stata migliorata grazie all’estrazione di elettroni mediata dall’olio dalle microgocce spruzzate, promuovendo così la generazione di specie di idrogeno. È stato proposto che la formazione dell'idrogeno proceda mediante elettrificazione del contatto e neutralizzazione della carica sulle interfacce delle microgocce olio-acqua.
Questo meccanismo è stato verificato aggiungendo tensioattivi per interrompere le interfacce acqua-olio, sopprimendo sia la separazione della carica che l'attività di sviluppo dell'idrogeno.
Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che le specie riduttive dell'idrogeno potrebbero ulteriormente portare a una produzione di CO2 in situ il processo di idrogenazione viene eseguito a temperatura normale per la formazione selettiva di CO utilizzando l'acqua come fonte di idrogeno.
Grandi quantità di risorse idriche sono soggette all’inquinamento causato da fuoriuscite di petrolio, scarichi di acque reflue oleose, ecc. La tecnologia tradizionale di trattamento delle acque reflue comporta sempre significative emissioni di carbonio. Questo studio ha indicato che è possibile realizzare il riciclo delle acque reflue contenenti olio spruzzando un'emulsione olio-acqua per generare H2 dall'acqua, che potrebbe trasformare il processo di trattamento delle acque reflue oleose in un percorso praticabile di sequestro del carbonio.