Nowy katalizator paliwa wodorowego dzięki żelatynie

Fot. Pixabay CC0

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley opracowali katalizator, który może wytwarzać paliwo wodorowe z wody równie skutecznie jak platyna, która do tej pory była najlepszym, ale też najdroższym katalizatorem rozszczepiającym wodę. Skonstruowali go przy użyciu procesu samodzielnego montażu, który opiera się na zaskakującym składniku: żelatynie.

Liwei Lin, profesor inżynierii mechanicznej w UC Berkeley, powiedział: "Platyna jest droga, więc byłoby pożądane znalezienie innych alternatywnych materiałów. W rzeczywistości używamy czegoś podobnego do Jell-O, że można jeść jako podstawę i mieszać z niektórymi z obfitych elementów ziemi, aby stworzyć niedrogi nowy materiał do ważnych reakcji katalitycznych."

Elektryczność może rozerwać silne wiązania w cząsteczkach wody, tworząc gazowy tlen i wodór, który jest źródłem energii do napędzania wodorowych ogniw paliwowych. Może być także wykorzystywany do magazynowania energii z odnawialnych. Problem polega jednak na tym, że reakcja ta nie jest zbyt efektywna i od wielu lat badacze poszukiwali sposobu na jej przyspieszenie. Poszukiwania te napędzał również fakt, że tradycyjny sposób wykorzystywania gazu wodnego do wytwarzania wodoru wytwarza dwutlenek węgla jako produkt uboczny. Zatem opracowanie wydajnego i taniego katalizatora do elektrohydrolizy przyniesie nie tylko ogromne korzyści techniczne i ekonomiczne, ale też społeczne.

Aby stworzyć katalizator, naukowcy zmieszali żelatynę i jon metalu - molibdenu, wolframu lub kobaltu - z wodą, a następnie pozwolili mieszaninie wyschnąć. W miarę wysychania żelatyna samooorganizuje się warstwa po warstwie. Ogrzewanie mieszaniny do 600 stopni Celsjusza powoduje reakcję jonu metalu z atomami węgla w żelatynie, tworząc duże i cienkie węglika metalu.

Badacze przeprowadzili dalsze testy. Wykazały one, że węglik molibdenu rozszczepia wodę w sposób najbardziej wydajny, następnie węglik wolframu i kobaltu. Mieszanie jonów molibdenu z niewielką ilością kobaltu jeszcze bardziej zwiększyło wydajność. Najprawdopodobniej powodem sukcesu katalizatora jest jego dwumiarowy kształt, ponieważ woda musi stykać się z powierzchnią katalizatora w celu wykonania swojej pracy, a duża powierzchnia znacznie to ułatwia.

(KB)