Magnetisme øger brintproduktionen i modelkatalysatorer

Forskere ved University of Twente har vist, hvordan man kan forbedre effektiviteten af ​​brintproduktion i en eksperimentel opsætning. De viste, at den magnetiske rækkefølge af molekylerne spiller en afgørende rolle.

I søgen efter grøn brint er designet af effektive katalysatormaterialer, der øger effektiviteten og hastigheden af ​​den kemiske reaktion, der producerer (grøn) brint, afgørende. Teoretisk har flere undersøgelser allerede antydet, at katalysatorens magnetiske egenskaber påvirker denne effektivitet og hastighed. Eksperimentelle beviser for disse forbedringer har imidlertid været sparsomme, især for rollen af ​​magnetiske egenskaber, der eksisterer uden eksterne magnetfelter – indtil nu.

Forskerne justerede de magnetiske "spin" af atomerne i katalysatoren, mens reaktionen foregik. De så, at justering af alle disse små magneter øgede reaktionshastigheden. "Selvom vi arbejder i en fundamental skala, kan denne forskning have vigtige konsekvenser for effektiv brintproduktion," siger førsteforfatter Emma van der Minne. Resultaterne er offentliggjort i tidsskriftet Applied Physics Reviews .

For at justere de magnetiske spins, mens reaktionen kørte, brugte forskerne en simpel tilgang. Van der Minne forklarer, "Vi sænkede temperaturen under reaktionen. Ved at sammenligne ændringerne i reaktionshastigheden under dette fald for to katalysatorer med en forskellig magnetisk tilstand, fandt vi ud af, at aktiviteten virkelig øges af denne såkaldte magnetiske orden. Det faktum, at dette sker selv uden anvendelse af et magnetfelt, var uklart før, vores forskning giver os således nye måder at forbedre designet af katalysatorer i storskala brintproduktion."

Men det er ikke alt. Forskerne fandt også ud af, at hvis de anvendte et eksternt magnetfelt, gjorde det katalysatoren endnu bedre til sit arbejde. Retningen af ​​dette magnetfelt havde betydning. Det skulle passe helt rigtigt til materialets magnetiske egenskaber. At forstå, hvordan både magnetismen inde i katalysatoren og dens reaktion på eksterne magnetfelter påvirker reaktionerne involveret i brintproduktion, bringer os et skridt tættere på en grønnere fremtid.

Flere oplysninger: Emma van der Minne et al., Effekten af ​​intrinsic magnetic order on electrochemical water spaltning, Applied Physics Reviews (2024). DOI:10.1063/5.0174662

Journaloplysninger: Anvendt fysik anmeldelser

Leveret af University of Twente