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Des chimistes révèlent le mécanisme de réaction d’un catalyseur d’énergie propre pour la production d’hydrogène
Des chimistes révèlent le mécanisme de réaction d’un catalyseur d’énergie propre pour la production d’hydrogène.
L’hydrogène, l’élément le plus simple sur terre, est un carburant propre qui pourrait révolutionner l’industrie de l’énergie. Cependant, l’accès à l’hydrogène n’est en aucun cas un processus simple ou propre. L’hydrogène pur est extrêmement rare dans la nature et les méthodes pratiques pour le produire reposent actuellement sur des combustibles fossiles. Mais si les scientifiques trouvent le bon catalyseur chimique, qui peut séparer l’hydrogène et l’oxygène dans les molécules d’eau, alors l’hydrogène pur peut être produit à partir de sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie solaire.
Maintenant, les scientifiques sont sur le point de trouver ce catalyseur. Des chimistes de l’Université du Kansas et du Laboratoire national de Brookhaven du Département américain de l’énergie ont révélé le mécanisme de réaction complet d’une classe clé de catalyseurs de séparation de l’eau. était leur travail publié Dans Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS).
Dmitri PolyanskiLe chimiste de Brookhaven, co-auteur de l’article, a déclaré :
Il est très rare que vous puissiez obtenir une compréhension complète de l’ensemble du cycle de motivation.
« Ces réactions passent par de nombreuses étapes, dont certaines sont très rapides et difficiles à remarquer. »
Les étapes intermédiaires rapides rendent difficile pour les scientifiques de déchiffrer où, quand et comment se produisent les parties les plus importantes de la réaction catalytique – et donc, si le catalyseur convient à des applications à grande échelle.
À l’Université du Kansas, le professeur adjoint James Blackmore recherchait des candidats potentiels lorsqu’il a remarqué quelque chose d’inhabituel dans un catalyseur en particulier. Ce catalyseur, appelé composé de pentaméthylcyclopentadiényl rhodium, ou complexe Cp*Rh, montrait la réaction dans une région où les molécules sont normalement stables.
James BlackmoreIl a dit:
Les composés métalliques – des molécules qui contiennent un centre métallique entouré d’un échafaudage organique – sont importants pour leur capacité à catalyser des réactions autrement difficiles.
« Normalement, la réactivité se produit directement au centre du métal, mais dans notre système d’intérêt, l’échafaudage de liaison semble être directement impliqué dans la chimie. »
Alors, qu’est-ce qui interagissait exactement avec le ligand ? L’équipe a-t-elle vraiment remarqué une étape active dans le mécanisme de réaction, ou simplement une réaction secondaire indésirable ? Quelle est la stabilité des produits intermédiaires fabriqués ? Pour répondre à de telles questions, Blakemore s’est associé à des chimistes du laboratoire de Brookhaven pour utiliser une technique de recherche spécialisée appelée radiolyse pulsée.
La radiolyse pulsée exploite la puissance des accélérateurs de particules pour isoler les étapes rapides et difficiles à observer dans un cycle catalytique. Brookhaven Centre d’accélération pour la recherche énergétique (ACER) est l’un des deux seuls sites aux États-Unis où cette technologie peut être mise en œuvre, grâce au complexe d’accélérateur de particules avancé du laboratoire.
David GryllLe chimiste de Brookhaven, un autre co-auteur de l’article, a déclaré :
Nous accélérons les électrons, qui transportent une grande énergie, à des vitesses très élevées.
« Lorsque ces électrons traversent la solution chimique que nous étudions, ils ionisent les molécules de solvant, générant des espèces chargées qui sont interceptées par les molécules de catalyseur, qui changent rapidement de composition. Nous utilisons ensuite des outils de spectroscopie résolue en temps pour surveiller la réaction chimique. après que ce changement rapide se soit produit. »
Les études de spectroscopie fournissent des données spectrales, qui peuvent être considérées comme des empreintes digitales de la structure de la molécule. En comparant ces signatures à des structures connues, les scientifiques peuvent déchiffrer les changements physiques et électroniques dans les produits intermédiaires de courte durée des réactions catalytiques.
« L’analyse radiométrique des impulsions nous permet d’identifier une seule étape et de l’examiner sur une très courte échelle de temps », a déclaré Polyansky. « Le matériel que nous avons utilisé peut résoudre des événements en un millionième à un milliardième de seconde. »
En combinant la radiolyse pulsée et la spectroscopie accélérée avec les techniques d’électrochimie et de flux arrêté les plus courantes, l’équipe a pu déchiffrer chaque étape du cycle catalytique complexe, y compris les détails de l’interaction inhabituelle qui se produit dans l’échafaudage de liaison.
« L’une des caractéristiques les plus notables de ce cycle de motivation est l’implication directe des liens », a déclaré Grylls. Cette région de la molécule n’est souvent qu’un spectateur, mais nous avons observé une interaction au sein des liaisons qui n’a pas encore été démontrée pour cette classe de composés. Nous avons pu montrer que le groupement hydrure, produit intermédiaire de la réaction, sautait sur le complexe Cp*ligand. Cela a démontré que le ligand Cp* était un élément actif du mécanisme de réaction. »
La capture de ces détails chimiques fins permettra aux scientifiques de concevoir plus facilement des catalyseurs plus efficaces, stables et rentables pour produire de l’hydrogène pur.
Les chercheurs espèrent également que leurs découvertes fourniront des indices pour déchiffrer les mécanismes de réaction pour d’autres classes de catalyseurs.
« En chimie, des résultats comme les nôtres peuvent souvent être généralisés et appliqués pour améliorer d’autres systèmes, mais obtenir des détails importants sur la réaction rapide, comme nous l’avons fait ici, est une étape essentielle », a déclaré Blackmore. « Nous espérons que d’autres groupes de recherche s’appuieront sur nos connaissances et s’appuieront dessus, peut-être en utilisant une interaction améliorée par un lieur pour créer de meilleurs catalyseurs. »
Cette étude n’est qu’une série d’expériences parmi un grand nombre de travaux sur l’énergie propre menés par des scientifiques de l’Université du Kansas et du Brookhaven Lab.
« Nous construisons les connaissances chimiques fondamentales qui aideront un jour les scientifiques à concevoir le catalyseur optimal pour la production d’hydrogène pur », a déclaré Polyansky.
Ce travail a été soutenu par la National Science Foundation et le Department of Energy’s Office of Science.
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Des chimistes révèlent le mécanisme de réaction d’un catalyseur d’énergie propre, 15 mai 2023
« Spécialiste de la télévision sans vergogne. Pionnier des zombies inconditionnels. Résolveur de problèmes d’une humilité exaspérante. »
29 août 2024
Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.
Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.
« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »
L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.
Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.
« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.
Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.
Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.
« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »
Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.
« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »
En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.
« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.
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science
À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides
Données d’imagerie à contraste élevé pour toutes les cibles. Dans chaque panneau, nous montrons la limite de contraste de 5σ atteinte en fonction de la séparation angulaire de l’étoile hôte pour chaque ensemble de données à contraste élevé. Nous traçons également des cachets postaux de 1,4″ × 1,4″ d’images NESSI reconstruites en bande z (encadré à droite dans chaque panneau) pour toutes les cibles et des images AO (encarts à gauche) pour TOI-5414, TOI-5616, TOI-5634A et TOI-6034. — astro-ph.EP
Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.
Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».
Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.
Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.
Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg
Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694
Astrobiologie
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science
La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.
La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.
après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.
Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.
EspaceX
La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.
« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.
« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.
Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.
L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.
L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.
EspaceX
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« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »
Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.
Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.
« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »
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