Η δημιουργία του νερού από τον αέρα: μια φυσική θαύμα

Όλοι γνωρίζουμε την εξίσωση – υδρογόνο συν οξυγόνο ίσον νερό. Αλλά τώρα οι επιστήμονες κατέγραψαν σε βίντεο μοριακής κλίμακας την περίφημη αυτή συνάντηση σε δράση, η οποία θα μπορούσε να οδηγήσει σε έναν νέο τρόπο παραγωγής μεγάλων ποσοτήτων πόσιμου νερού.

Ένα σπάνιο στοιχείο που ονομάζεται παλλάδιο είναι γνωστό ότι είναι ένας καλός καταλύτης για τη μετατροπή του αέριου υδρογόνου και του οξυγόνου σε νερό, αλλά ο ακριβής τρόπος λειτουργίας του παραμένει ελάχιστα κατανοητός. Έτσι, για τη νέα μελέτη, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Northwestern χρησιμοποίησαν μια πρόσφατα αναπτυχθείσα τεχνική για να παρακολουθήσουν με ακριβείς, μοριακές λεπτομέρειες τι συμβαίνει.

Τοποθέτησαν δείγματα παλλαδίου σε νανοαντιδραστήρες σε σχήμα κηρήθρας, που περικλείονταν σε μια εξαιρετικά λεπτή μεμβράνη από γυαλί. Στη συνέχεια, εισήγαγαν τα αέρια. Το όλο θέαμα παρακολουθήθηκε με τη χρήση ηλεκτρονικών μικροσκοπίων διέλευσης υψηλού κενού. Με αυτά τα νέα ισχυρά μάτια, η ομάδα μπόρεσε να δει ότι τα άτομα υδρογόνου εισέρχονται στο παλλάδιο, προκαλώντας τη διόγκωση του μετάλλου καθώς τα δικά του άτομα ωθούνται πιο μακριά μεταξύ τους. Αλλά το πιο σημαντικό είναι ότι είδαν μικροσκοπικές φυσαλίδες νερού να αρχίζουν να σχηματίζονται στην επιφάνεια του παλλαδίου.

«Νομίζουμε ότι μπορεί να είναι η μικρότερη φυσαλίδα που έχει σχηματιστεί ποτέ και έχει παρατηρηθεί άμεσα», δήλωσε ο Yukun Liu, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Δεν είναι αυτό που περιμέναμε. Ευτυχώς, το καταγράφαμε, ώστε να μπορέσουμε να αποδείξουμε σε άλλους ανθρώπους ότι δεν ήμασταν τρελοί».

Το video που μπορείτε να παρακολουθήσετε παραπάνω είναι εξαιρετικά ενδιαφέρον, καθώς μας δίνει τη δυνατότητα να δούμε επιτέλους απευθείας μια αντίδραση για την οποία μάθαμε στο σχολείο. Αλλά η μελέτη θα μπορούσε να έχει και πρακτικές εφαρμογές.

Με περαιτέρω πειράματα, η ομάδα βρήκε τη βέλτιστη μέθοδο για τη χρήση παλλαδίου για την παραγωγή νερού. Η προσθήκη υδρογόνου πρώτα, ακολουθούμενη από οξυγόνο, οδήγησε στον ταχύτερο ρυθμό αντίδρασης. Τα άτομα υδρογόνου συμπιέστηκαν μέσα στο μέταλλο, και στη συνέχεια βγήκαν ξανά όταν προστέθηκε οξυγόνο για να παραχθεί νερό στην επιφάνεια του παλλαδίου.

Η ομάδα λέει ότι η κλιμάκωση της τεχνικής θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέους τρόπους παραγωγής νερού κατά παραγγελία. Ένα σενάριο επιστημονικής φαντασίας που σκιαγραφούν περιλαμβάνει την πλήρωση φύλλων παλλαδίου με υδρογόνο, τη φόρτωση τους σε διαστημικά σκάφη και τη χρήση τους για την παραγωγή πόσιμου νερού με την προσθήκη οξυγόνου ανάλογα με τις ανάγκες.

«Το παλλάδιο μπορεί να φαίνεται ακριβό, αλλά είναι ανακυκλώσιμο», δήλωσε ο Liu. «Η διαδικασία μας δεν το καταναλώνει. Το μόνο που καταναλώνεται είναι αέριο, και το υδρογόνο είναι το πιο άφθονο αέριο στο Σύμπαν. Μετά την αντίδραση, μπορούμε να επαναχρησιμοποιήσουμε την πλατφόρμα παλλαδίου ξανά και ξανά».

Φυσικά, αυτό είναι ακόμα πολύ μακριά και ίσως να μην είναι πρακτικό στην πραγματικότητα. Αλλά και πάλι, θα μπορούσε να βρει χρήση εδώ στη Γη στο απώτερο μέλλον. Εξάλλου, η εξεύρεση τρόπων για την παραγωγή πόσιμου νερού κατά παραγγελία αποτελεί σημαντική ανάγκη.

*Η κεντρική εικόνα προέρχεται από τον Omar Gattis on Unsplash

[via]