Ny teknik konverterer æggeskaller til omfangsrig nanoporøs grafen og ren brint

En nylig undersøgelse, tilknyttet UNIST har afsløret en ny måde at omdanne kasserede æggeskaller til brint, en innovativ og alternativ energi for fremtiden. Den nye metode, som bruges som katalysator til omdannelse af alkoholer til brint, bruges til syntese af grafen på skallen efter reaktionen. Denne teknik til fremstilling af værditilvækst grafen og rent brint, mens genbrug af madaffald er en måde at "slå tre fluer med et smæk."

Dette arbejde, ledet af professor Jong-Beom Baek og hans forskerhold på School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST, introducerer den grundlæggende mekanisme for den selektive katalytiske reaktion og præsenterer også en ny miljøvenlig tilgang til energieffektiv omdannelse af alkoholer til værdifulde produkter (grafen og H ₂ ).

I dette studie, teamet producerede calciumoxid (CaO) med calciumcarbonat (CaCO ₃ ), hovedingrediensen i en æggeskal, og opdagede, at dette kan bruges som en katalysator til fremstilling af brint og grafen. Anvendelsen af ​​CaO som katalysator gjorde det muligt for reaktionen at forløbe ved en lavere temperatur end den for konventionelle katalysatorer og producerede brint, der kunne anvendes uden nogen separationsproces. I løbet af reaktionen, et tyndt lag kulstof (C) aflejres på calciumoxidet for at danne grafen, som nemt kan pilles af ved simpel håndtering.

Brint kan fås fra materialer, indeholdende brint, som inkluderer H2O, CnH ₂ n ⁺² , og CnH _{2 n} ⁺ 1OH. På dette tidspunkt, en kemisk reaktion er påkrævet, og der kræves en passende katalysator til hver reaktion. Og CaO viste fremragende katalytisk ydeevne i "processen med at producere brint fra alkohol."

Alkohol opnås ved at gære planter og mikroorganismer, så det er en miljøvenlig energikilde, der kan fortsætte med at blive masseproduceret i fremtiden. Da alkoholkomponenten er brint, kulstof, ilt, det kan konverteres til andre nyttige former. Allerede en høj temperatur på over 700°C er blevet brugt til at omdanne damp til brint og kulstofbaserede materialer. Imidlertid, ud over brint, biprodukter som metan, carbonmonoxid, og ethylen dannes ved en høj temperatur på 700°C eller højere. Derfor, det er nødvendigt kun at vælge brinten fra den producerede gas, og brintproduktionsenhedsprisen forhøjes også.

Professor Baek har løst ulemperne ved brintproduktion ved at bruge alkohol som katalysator. Reaktionstemperaturen blev sænket til 500°C ved anvendelse af calciumoxid fremstillet af æggeskaller. Som resultat, 99% af den producerede gas var brint, og BNPGr blev produceret i en klar-til-brug-tilstand, når katalysatoren blev fjernet med syre.

"Calciumoxid er et billigt materiale, og det er miljøvenligt, fordi det kan fremstilles af genbrugte æggeskaller, " siger professor Baek. "Både brint og grafen er økonomiske, fordi de kan bruges uden nogen separationsproces."

Dr. Gao-Feng Han (School of Energy and Chemical Engineering, UNIST), der ledede undersøgelsen som den første forfatter, begynde med denne forskning ved at indsamle æggeskaller fra cafeteriet. Han opvarmede også æggeskallerne for at producere CaO og brugte det som en katalysator for alkoholens dampreformerende reaktion. Ud over, han løste også princippet, hvor alkohol omdannes til brint og grafen, samt rollen for CaO i denne proces.

"Dampreformeringsmetoden for alkohol ved hjælp af calciumoxid vil have den samme effekt på det kommercielle miljø, hvor reaktionen forløber i meget større skala, " siger Dr. Han. "Vi håber, at resultaterne af denne undersøgelse vil hjælpe os med at genbruge bioressourcer, inklusive ethanol."