Lacnejší vodíkový katalyzátor

Platina normálne hrá kľúčovú úlohu v palivových článkoch a pri výrobe vodíka. Teraz skupina výskumníkov ukázala, ako dosiahnuť rovnaký druh reaktivity pomocou kovu – niklu – ktorý je tisíckrát lacnejší ako platina. Skupina – vedecký pracovník Vincent Artero a Alan Le Goff a Serge Palacin v Ústredná komisia jadrovej energetiky blízko Paríža – používali zlúčeniny na báze niklu chemicky viazané na uhlíkové nanorúrky.



Katalyzátor palivového článku: Nový katalytický materiál vyrobený z niklu (tu zobrazený pripojený k experimentálnej uhlíkovej nanorúrkovej elektróde) by mohol znížiť náklady na palivové články a výrobu vodíka.

Platina sa zvyčajne používa v procese štiepenia vody, pretože je to taký účinný katalyzátor. Problém s platinou je, že je to veľmi drahý kov a na Zemi jej nie je dostatok na udržanie celosvetovej vodíkovej ekonomiky, hovorí Artero.





Elektródy vyrobené s použitím nového katalyzátora by boli asi o 20 percent lacnejšie ako elektródy vyrobené z platiny, hovorí Artero. Vzhľadom na to, že platina tvorí zhruba tretinu nákladov na palivové články, môže to mať významný vplyv na cenu technológie palivových článkov.

Nové zlúčeniny sú založené na type enzýmu nazývaného hydrogenáza. Tieto enzýmy, ktoré sa bežne vyskytujú v baktériách a riasach, ktoré žijú v anaeróbnych (alebo bezkyslíkových) podmienkach, tieto organizmy používajú ako katalyzátor na metabolizmus vodíka, hovorí Artero. Používajú presne rovnaký proces ako palivové články, aby zostali nažive, hovorí.

V posledných rokoch výskumníci prejavili veľký záujem o využitie molekulárnej chémie, aby sa pokúsili napodobniť štruktúru týchto prírodných katalyzátorov. Pretože aktívne zložky týchto molekulárnych zlúčenín sú rovnako reaktívne ako platina, ale namiesto toho pozostávajú z niklu alebo železa, sľubujú, že ich použitie bude oveľa lacnejšie.



Doteraz však syntetické molekuly hydrogenézy – ako tie, ktoré vyvinuli Daniel Dubois v Pacific Northern National Laboratories v Richlande, WA – boli demonštrované iba vo forme roztoku. Aby boli molekuly praktické, musia byť naviazané na elektródu a nie plávať v kvapaline.

Modifikáciou aktívnych zložiek týchto zlúčenín na báze niklu Artero a kolegovia našli spôsob, ako pripojiť molekuly k uhlíkovým nanorúrkam. Nanorúrky majú dve výhody – sú to veľmi dobré elektrónové vodiče a majú veľmi vysoký špecifický povrch, hovorí Artero. To znamená, že na jeho povrch je možné naložiť veľké množstvo katalytického materiálu, hovorí.

V testoch uvedených v tohtotýždňovom vydaní časopisu Veda skupina ukázala, že tento modifikovaný katalyzátor bol účinný a stabilný pri opakovanom uskutočňovaní reakcie.

nevieš nič o vede?

Táto práca predstavuje významný pokrok v aplikácii molekulárnych elektrokatalyzátorov na výrobu a oxidáciu vodíka, hovorí DuBois. Ukazuje, hovorí, že tieto vysoko reaktívne molekulárne katalyzátory môžu efektívne fungovať za podmienok, ktoré môžu byť praktické pre elektrolyzéry a palivové články. Toto je dôležitý krok smerom k presunu bioinšpirovaných katalyzátorov z koncepcie do praxe.



Nate Lewis , profesor chémie na Caltech, súhlasí. Toto je dôležitý krok smerom k vývoju úplného systému, ktorý oddeľuje vodu od slnečného svetla, hovorí. Lewis však poznamenáva, že nájsť spôsob, ako pripevniť katalyzátory k povrchu, aby ich bolo možné použiť v elektróde, je len jedným kúskom skladačky.

John Turner , výskumný pracovník v oblasti energetických vied v Národnom laboratóriu pre obnoviteľnú energiu v Golden, CO dodáva, že hlavnou prekážkou pre výrobu vodíka z vody a palivových článkov pre dopravu nie je vodíková katalýza, ale kyslíková katalýza.

Katalyzátory na báze niklu sa už používajú vo veľkých multi-megawattových komerčných elektrolyzéroch, ale tieto katalyzátory sú oveľa menej účinné ako platinové a majú tendenciu byť veľmi veľké – zvyčajne okolo 10 metrov štvorcových.

Turner poznamenáva, že prúd produkovaný katalyzátorom Artero je stále rádovo menší, ako je možné dosiahnuť s platinou. Artero hovorí, že sa to dá pomerne ľahko napraviť. Poznamenáva, že nanorúrky používané v experimentoch jeho tímu dostali iba nízke zaťaženie katalytického materiálu. Zvýšenie by malo zvýšiť prúd: Je to medzera, ktorú môžeme vyplniť, hovorí.

skryť

Skutočné Technológie

Kategórie

Nezaradené Do Kategórie

Technológie

Biotechnológia

Technická Politika

Zmena Podnebia

Ľudia A Technika

Silicon Valley

Výpočtový

Magazín Mit News

Umela Inteligencia

Priestor

Inteligentné Mestá

Blockchain

Celovečerný Príbeh

Profil Absolventov

Spojenie Absolventov

Funkcia Mit News

1865

Môj Názor

77 Mass Ave

Zoznámte Sa S Autorom

Profily Vo Štedrosti

Videné Na Akademickej Pôde

Listy Absolventov

Správy

Voľby 2020

S Indexom

Pod Kupolou

Požiarna Hadica

Nekonečné Príbehy

Pandemický Technologický Projekt

Od Prezidenta

Titulný Príbeh

Fotogaléria

Odporúčaná