Электрические поля меняют правила водной химии

Внутри электрохимических устройств сильные электрические поля кардинально меняют поведение молекул воды, ускоряя их диссоциацию не за счет снижения энергетических затрат, а за счет увеличения молекулярного беспорядка (энтропии) после образования ионов. Это открытие, сделанное учеными из Института полимерных исследований Макса Планка и Кембриджского университета, полностью противоположно процессам, происходящим в обычной воде.

Исследование, опубликованное в Журнале Американского химического общества, опровергает давнее предположение, что реакция автодиссоциации воды контролируется в основном энергией. С помощью молекулярного моделирования ученые обнаружили, что поле сначала упорядочивает молекулы воды, а при образовании ионов эта структура разрушается, резко увеличивая энтропию и продвигая реакцию вперед. Кроме того, сильные поля могут сдвигать pH воды от нейтрального (7) до высококислотного (до 3).

Эти результаты указывают на новую парадигму для понимания и улучшения устройств для расщепления воды, таких как электролизеры для производства водорода. Ученым, возможно, придется пересмотреть моделирование химических реакций в воде при наличии электрических полей, учитывая не только энергию, но и энтропию. Открытие также открывает новые направления для разработки катализаторов для электрохимических реакций.