Специалисты из Института Макса Планка и Кембриджского университета провели новаторское исследование, посвященное механизму автодиссоциации воды в условиях воздействия сильных электрических полей. Результаты поставили под сомнение общепринятое мнение о доминирующей роли энергии в управлении этой реакцией, пишет ScienceDaily.
«Мы традиционно рассматривали автодиссоциацию воды в стандартных условиях, где реакция ограничена высокими энергетическими препятствиями и противодействием энтропии. Однако в электрохимических средах, характеризующихся сильным электрическим полем, наблюдается совершенно иное поведение», — поясняет руководитель проекта Яир Литман.
Электростатические поля приводят к увеличению вероятности распада молекул воды, действуя необычным способом. Моделирование молекулярной динамики, проведенное командой под руководством Литмана и его коллегой Ангелосом Михаэлидесом, показало, что такое поле вызывает значительное повышение энтропии, что облегчает разделение молекул воды на ионы. Электрическое поле сначала вынуждает молекулы воды выстраиваться в строгом порядке, но дальнейшее появление ионов нарушает эту структуру, приводя к росту беспорядка и стимулируя реакцию.
«При обычном подходе реакция тормозится энтропией, тогда как в нашем эксперименте мы увидели прямо противоположный эффект: именно энтропия способствует реакции», — комментирует Литман. Кроме того, обнаружено, что сильное электрическое поле оказывает заметное влияние на уровень pH воды, уменьшая его вплоть до значения 3. Данное наблюдение имеет большое значение для конструирования и эксплуатации электрохимических приборов.
По словам ученых, результаты исследования формируют новую химическую парадигму. Для повышения эффективности процессов расщепления воды необходимо учитывать не только энергетические факторы, но и эффекты энтропии, а также влияние электрического поля на молекулярные характеристики воды. Работа открывает новые горизонты в области дизайна катализаторов и оптимизации электродных материалов, используемых в электрохимических устройствах и технологиях переработки воды.
Тем временем в России создали аккумуляторы для полярных широт и космоса. Подробнее о них рассказали в другом материале Hi-Tech Mail.
