Ny vandspaltningsteknologi bringer rent brintbrændstof et skridt nærmere

I jagten på rene alternative energikilder, brint er en favorit. Det frigiver meget energi, når det brændes - med en bonus:Det største biprodukt ved forbrænding af brint er rent vand.

Den store hindring har været at få rent brint i tilstrækkelig mængde til at brænde. Så forskere studerer brintudviklingsreaktioner, eller HERS, en form for vandspaltningsteknologi, hvor elektroder, dækket med katalytiske materialer, sættes i vand og oplades med elektricitet. Samspillet mellem elektricitet, katalysatorerne og vandet producerer hydrogengas - et rent brændstof - og rent, ilt, der kan ånde.

Ak, der er et problem:På nuværende tidspunkt, elektroder skal være belagt med ædle, dyre metaller, især platin.

Men Stanford -kandidatstuderende Xinjian Shi har muligvis fundet en løsning:en syntesemetode, der bliver billig, rigelige metalsulfider til kraftige elektroder til hydrogenudviklingsreaktioner. Han beskrev processen i en nylig undersøgelse i Energi- og miljøvidenskab .

I samarbejde med sin rådgiver, Xiaolin Zheng, lektor i maskinteknik, Shi startede med noget forskere allerede vidste - at sulfidelektrodens ydeevne kunne forbedres ved at tilføre, eller "doping, "metallet med koboltatomer. Men Shi og Zheng lavede to nyskabelser til den proces:Først, de fandt ud af, hvordan de præcist kunne kontrollere, hvor meget kobolt der blev dopet ind i elektroden. Sekund, de fandt ud af at dope hele elektroden på denne kontrollerede måde, ikke kun den ydre overflade, som de fleste tidligere sulfidelektrodeforskninger havde gjort.

For at opnå denne bedrift brugte de en flamme til at oxidere en tråd af wolframmetal, gør det til en damp, som de derefter afkølede, får gassen til at kondensere til nanorør af wolframoxid. Forskerne brugte derefter en anden flammeteknik til at tilføre nanorørene koboltatomer. Endelig, de "sulfuriserede" kobolt-dopede nanorør ved at bage i svovl i en ovn. Resultatet:en wolframdisulfidelektrode doteret med kobolt gennem hele elektroden.

Med denne proces, forskerne fik koboltkoncentrationen i elektroden helt rigtigt-optimal koncentration ser ud til at være omkring 15 procent-og satte ny rekord for ydelsen af ​​metal-sulfidbaserede HER-elektroder. Men deres kobolt-dopede wolframdisulfid-elektroder manglede stadig platins ydeevne. Forskerne planlægger nu at anvende deres proces på andre metalsulfider for at finde den elektrode, der nærmest matcher platin.

En sandsynlig kandidat:molybdendisulfid, som Shi siger kunne nærme sig eller endda overstige platins ydeevne i denne slags reaktioner. Det er også billigere. Markedsprisen for platin er omkring $ 29 pr. Gram. Molybdendisulfid? Tættere på 40 øre.