Skrald til skat – Forskere forvandler metalaffald til katalysator for brint
Forskere har fundet en måde at omdanne metalaffald til en yderst effektiv katalysator til at lave brint fra vand, en opdagelse, der kan gøre brintproduktionen mere bæredygtig.
Et team af forskere fra University of Nottingham's School of Chemistry og Faculty of Engineering har fundet ud af, at overfladen af spåner, et biprodukt fra metalbearbejdningsindustrien, er struktureret med små trin og riller på nanoskala niveau. Disse teksturer kan forankre atomer af platin eller kobolt, hvilket fører til en effektiv elektrokatalysator, der kan spalte vand til brint og oxygen. Forskningen er blevet offentliggjort i Journal of Material Chemistry A .
Brint er et rent brændstof, der kan bruges til at generere varme eller drive køretøjer, og det eneste biprodukt af dets forbrænding er vanddamp. De fleste brintproduktionsmetoder er dog afhængige af råmateriale til fossilt brændstof. Elektrolyse af vand er en af de mest lovende grønne veje til brintproduktion, da det kun kræver vand og elektricitet.
Industrien står over for en udfordring med vandelektrolyse, da denne proces kræver sjældne og dyre elementer som platin for at katalysere vandspaltning. Med det begrænsede globale udbud og stigende priser på ædelmetaller er der et presserende behov for alternative elektrokatalysatormaterialer til at producere brint fra vand.
Dr. Jesum Alves Fernandes, School of Chemistry, University of Nottingham, som ledede forskerholdet, sagde:"Alene industrier i Storbritannien genererer millioner af tons metalaffald årligt. Ved at bruge et scanningselektronmikroskop var vi i stand til at inspicere tilsyneladende glatte overflader af spåner af rustfrit stål, titanium eller nikkellegering.
"Til vores forbavselse opdagede vi, at overfladerne havde riller og kamme, der kun var titusinder af nanometer brede. Vi indså, at denne nanoteksturerede overflade kunne udgøre en unik mulighed for fremstilling af elektrokatalysatorer."
Forskerne brugte magnetronforstøvning til at skabe et platinatom "regn" på spånets overflade. Disse platinatomer samles derefter til nanopartikler, der passer tæt ind i rillerne på nanoskala.
Dr. Madasamy Thangamuthu, en postdoktor ved University of Nottingham, som var ansvarlig for analysen af strukturen og den elektrokatalytiske aktivitet af de nye materialer, siger:"Det er bemærkelsesværdigt, at vi er i stand til at producere brint fra vand ved kun at bruge en tiendedel af mængden af platinbelastning sammenlignet med avancerede kommercielle katalysatorer.
"Ved at sprede kun 28 mikrogram af det ædle metall over 1 cm² af spånerne, var vi i stand til at skabe en elektrolysator i laboratorieskala, der fungerer med 100 % effektivitet og producerer 0,5 liter brintgas pr. minut kun fra et enkelt stykke spåner. "
Gruppen samarbejder med AqSorption Ltd, en Nottingham-baseret virksomhed, der er specialiseret i elektrolysatordesign og -fabrikation for at opskalere deres teknologi. Professor Andrei Khlobystov, School of Chemistry, University of Nottingham, sagde:"Elektrokatalysatorerne fremstillet af spåner har potentiale til i høj grad at påvirke økonomien. Vores unikke teknologi udviklet i Nottingham, som involverer atom-for-atom vækst af platinpartikler på nanoteksturerede overflader , har løst to store udfordringer.
"For det første muliggør den produktion af grøn brint ved at bruge den mindst mulige mængde ædelmetal, og for det andet opcykler den metalaffald fra luftfartsindustrien, alt sammen i en enkelt proces."
Zero Carbon Cluster er blevet sat i East Midlands for at accelerere udviklingen og implementeringen af innovation i grønne industrier og avanceret fremstilling.
Professor Tom Rodden, PVC for Research &Knowledge Exchange ved University of Nottingham sagde:"Udvikling af brintfremdrivningssystemer kan være et væsentligt skridt hen imod at løse nogle af verdens mest presserende kulstofudfordringer, især for transport- og fremstillingsindustrien. denne strategis succes afhænger af bæredygtig produktion af grøn brint, såsom gennem vandopdeling via elektrolyse, og dette kræver igen fremskridt inden for materialedesign."
Flere oplysninger: Fra metalskrot til højeffektive elektroder:udnyttelse af nanotekstureret overflade af spåner til effektiv udnyttelse af Pt og Co til brintproduktion, Journal of Material Chemistry A (2024). DOI:10.1039/d4ta00711e
Leveret af University of Nottingham
Varme artikler
-
Boblefangst overflade hjælper med at slippe af med skumI to identiske bægerglas med en konstant strøm af bobler, ved at indsætte et stykke af det nye teksturerede materiale, der er udviklet af MIT -teamet (til højre), får skumdannelsen i toppen af bæger -
Forskere gengiver maleri i stor skala Great Wave med inkless teknologiRadical Inkless Technology producerer verdens mindste Ukiyo-e og lover at revolutionere vores udskrivning. Kredit:Kyoto University iCeMS Katsushika Hokusai (1760 - 1849) er titanen for japansk kun -
Ny fotoakustisk teknik registrerer gasser på dele-per-quadrillion niveauVed hjælp af en ny teknik kan en enhed detektere gasser, såsom miljøforurenende stoffer, i ekstremt små koncentrationer. Kredit:Gerald Diebold Et team af forskere har fundet en måde at detektere s -
3-D-printede koraller kunne forbedre bioenergien og hjælpe koralreveneKredit:Sarah Collins (Cambridge University) Forskere fra Cambridge University og University of California San Diego har 3-D trykte koralinspirerede strukturer, der er i stand til at vokse tætte po
- SK Hynix viser rekord kvartalsvise overskud
- Ren optisk påvisning af pigge til den ultimative hjernemaskine -grænseflade
- Fanger kappefaner ved deres magmahaler
- Brintbiler til masserne et skridt tættere på virkeligheden, takket være UCLA -opfindelsen
- Hvordan videnskabsmænd reddede os fra sammenbrud af kammuslinger
- Verizon har det hurtigste og bedste mobilnetværk, undersøgelse viser