Kobolt og wolfram - nøglen til billigere, renere brint

Elektrolyse, spaltning af vandmolekyler med elektricitet, er den reneste måde at få brint på, et rent og vedvarende brændstof. Nu, forskere ved ICIQ og URV, ledet af prof. José Ramón Galán-Mascarós, har designet en ny katalysator, der reducerer omkostningerne ved elektrolytisk brintproduktion. Katalysatorer reducerer mængden af ​​elektricitet, der er nødvendig for at bryde de kemiske bindinger, fremskynde reaktionen og minimere energispild.

"Normalt, brint opnås ved at bruge en billig proces kaldet dampreformering. Men dette er ikke rent brint - denne proces bruger naturgas og producerer kuldioxid og andre forurenende stoffer, " siger Galán-Mascarós. "At bryde vandmolekylet er renere, men det er ikke nemt. Vi skal udvikle billigt, effektive katalysatorer, der giver os mulighed for at opnå brint til en konkurrencedygtig pris, " siger han. Til dato, de bedste katalysatorer er baseret på iridiumoxider, men iridium er et meget dyrt og sjældent ædelmetal.

Kemikere ved ICIQ og URV opdagede en forbindelse lavet af kobolt og kaldet et polyoxometalat, der kan katalysere vandspaltning bedre end iridium. "Polyoxometalater er nanometriske molekylære oxider, der kombinerer det bedste fra to verdener:oxidernes aktivitet og molekylernes alsidighed, " forklarer Marta Blasco-Ahicart, postdoktor ved ICIQ og førsteforfatter af Naturkemi papir. "Vores polyoxometalater er langt billigere end iridium og giver os mulighed for at arbejde i sure medier, det optimale medium til at generere ilt, normalt en ulempe for katalysatorer, som normalt indtages af syren, " siger Blasco-Ahicart.

Joaquín Soriano, medforfatter af papiret og i øjeblikket postdoc-forsker ved Trinity College i Dublin, siger, "Vores katalysatorer fungerer især godt, når vi arbejder med lave spændinger. Det kan synes at være en ulempe, men er faktisk en fordel. Det sparer elektricitet og vil snart give os mulighed for at få den energi, der kræves til vandopdeling fra vedvarende kilder som solpaneler."

Forskerne præsenterer en yderligere opdagelse. Når katalysatorerne er understøttet i et delvist hydrofobt materiale, effektiviteten af ​​processen forbedres. Dette genererer en "vandtæt" reaktor, hvor elektrolysen går hurtigere frem, og forlænger også katalysatorernes levetid. Den nye metode forbedrer ikke kun ydeevnen af ​​de nye kobolt-wolfram polyoxometalater, men også en masse andre katalytiske systemer. I øjeblikket, forskere undersøger nye måder at udnytte denne opdagelse på, udvikling af nye hydrofobe stilladser for yderligere at øge effektiviteten af ​​vandspaltningen, et grundlæggende skridt mod udviklingen af ​​kunstig fotosyntese.