At give brintøkonomien en syretest

Et team af forskere ledet af Institute of Applied Physics ved University of Tsukuba har demonstreret en metode til fremstilling af syreresistente katalysatorer ved at dække dem med lag af grafen. De viser, at brug af få lag giver mulighed for større protonpenetration under en hydrogenudviklingsreaktion, hvilket er afgørende for at maksimere effektiviteten ved fremstilling af H ₂ som brændstof. Dette arbejde kan føre til industriel fremstilling af brint som en fuldstændig vedvarende energikilde til køretøjer, der ikke bidrager til klimaændringer.

Drømmen om brintdrevne biler har begejstret mange mennesker som en løsning på den enorme mængde kuldioxid, fossile brændstoffer, der dagligt udsender til atmosfæren. Imidlertid, produktionen af ​​brintgas er blevet bremset af manglen på billige katalysatorer, der er nødvendige for at spalte vand effektivt. I denne proces, brintkerner, kaldet protoner, skal kombineres for at danne brintgas, H ₂ . Nikkel og Ni-baseret legering ses som lovende billige alternativer til platin, men disse metaller korroderer let, når de udsættes for reaktionens sure forhold. En løsning er at bruge grafen, et enkelt ark kulstofatomer arrangeret i et bikagegitter, for at beskytte katalysatoren. Imidlertid, mekanismen, hvorved reaktionen finder sted, forblev dårligt forstået.

Nu, et internationalt forskningssamarbejde ledet af University of Tsukuba har vist, at brug af tre-fem lag grafen effektivt kan forhindre korrosion, mens det stadig delvist tillader protoner at kombinere ved katalysatoren gennem defekter i honeycomb-strukturen. Ud over, de fandt ud af, at den katalytiske effektivitet faldt lineært, efterhånden som flere lag af grafen blev tilføjet.

"Dette resultat gjorde det muligt for os at konkludere, at protoner skal trænge gennem grafenlagene for at reagere på overfladen af ​​metallet, " siger Dr. Kailong Hu, seniorforfatter på undersøgelsen. Den alternative forklaring, at elektroner rejser op fra metallet, så protonerne kan reagere på den ydre overflade af grafen, var ikke en større reaktionsproces understøttet af eksperimenterne. Fremtidigt arbejde vil fokusere på optimering af antallet af grafenlag for at balancere korrosionsbestandigheden med katalytisk aktivitet.

"Brintbrændstof er særligt miljøvenligt, fordi det producerer ingen drivhusgasser, og stadig har en større energitæthed end benzin, " Professor Yoshikazu Ito forklarer. "Så vi kan snart være i stand til at træde på speederen uden at efterlade et CO2-fodaftryk."