Сегодня, 12 апреля, в Российской Федерации отмечается День космонавтики. В 1961 году в этот день первый космонавт планеты Юрий Гагарин стартовал на корабле «Восток». С тех пор развитие аэрокосмической отрасли происходит бурными темпами. На протяжении всего времени для космических кораблей ведутся поиски эффективного и надежного, но при этом достаточно компактного источника энергии. В этом качестве в основном используют топливные элементы.
Топливные элементы воплощают в себе одну из нескольких технологий переработки водорода как топлива и работают по принципу, обратному электролизу: газообразный водород и кислород вступают в катализируемую электрохимическую реакцию, продуцируя электрический ток, тепло и воду, достаточно чистую для пищевых целей. Однако кислород может восстанавливаться до пероксида водорода, что является нежелательным. Образующийся H2O2 либо подвергается дальнейшему восстановлению, либо разлагается под действием катализатора с выделением кислорода. В связи с этим крайне важным для изучения является процесс каталитического разложения пероксида водорода. Студенты химического факультета АлтГУ имеют возможность непосредственно исследовать этот процесс при изучении дисциплины «Физическая химия».
«Живые организмы на планете Земля являются "топливными элементами", в которых в мягких условиях происходит регулируемое "сгорание" водорода и кислорода при участии ферментов-катализаторов, – рассказывает к.ф.-м.н., доцент кафедры физической и неорганической химии О.А. Маслова. – В результате вырабатывается электрическая энергия разделенных зарядов, и за счет нее происходят разнообразные связанные с переносом этих зарядов биохимические процессы в живом организме. В наши дни надвигающегося энергетического кризиса необычайно привлекательной стала идея развития новых химических технологий выработки электрической энергии с помощью экологически чистых топливных элементов на водороде и кислороде. Результатом работы таких топливных элементов является электрический ток, тепло и вода. Это выдающееся достижение новой водородной энергетики XXI века используется в оснастке космических аппаратов, электромобилей, подводных лодок».
Столь простая по химическим компонентам система топливных элементов является примером непосредственного выхода в область высоких технологий результатов фундаментальных физико-химических исследований катализа химических превращений водород-кислородных соединений. И, в частности, перекиси водорода Н2О2.
«Поляризация кислородного электрода значительно выше, чем водородного, что обусловлено большей сложностью процессов восстановления кислорода с образованием промежуточных пероксидных соединений Н2О2, – объясняет О.А. Маслова. – Перекись водорода непосредственно участвует в химических превращениях кислорода на катодном электроде топливного элемента. При этом особое значение имеет реакция разложения перекиси водорода в мягких условиях. Это обеспечивается использованием гетерогенных катализаторов на основе переходных и благородных металлов платиновой группы. В связи с вышеотмеченной актуальностью фундаментальных исследований каталитического разложения перекиси водорода в мягких условиях особый интерес для студентов химического факультета представляет выполнение лабораторной работы "Гетерогенно-каталитическое окисление перекиси водорода" в общем курсе физической химии».