Korszakalkotó eredmény: fémhulladék segítségével is előállítható hidrogén

A környezetszennyező és drága megoldások zseniális alternatívája lehetővé teszi, hogy a tüzelő- vagy üzemanyag célra előállított hidrogén termelése végre világszerte elterjedjen és felfusson.

A hidrogénnel kapcsolatos kihívások (különösen a fosszilis tüzelőanyagokra és a drága nemesfémekre, például a platinára való támaszkodás) megoldására törekedve a tudósok kifejlesztettek egy módszert, amivel a fémhulladék katalizátorrá alakítható és alkalmassá válik arra, hogy vízből hidrogént állítson elő. A módszert a Nottinghami Egyetem Kémiai Iskolájának és Mérnöki Karának kutatócsoportja igazolta: kiderült, hogy az olcsón, nagy mennyiségben beszerezhető fémhulladék a hidrogéngyártás hatékony katalizátoraként újrahasznosítható.

A tudósok megoldása amellett, hogy fenntartható, költséghatékony is. Ez a technológiai ugrás új lehetőségeket kínál arra, hogy a tiszta üzemanyag felhasználásával lehetővé tegye a gépjárművek fenntartható működését, hiszen a hidrogén elégetésének egyetlen mellékterméke a vízgőz. Mivel a hidrogén előállítása hagyományosan fosszilis tüzelőanyagokra vagy drága fémekre támaszkodik, egy új, tényleg fenntartható technológia megalkotása a víz elektrolízisére „a hidrogén előállításának legígéretesebb zöld útja” lehet – vallják a kutatók a nemrég megjelent tanulmányban.

Új értelmet nyer az ipari fémhulladék

A tudósok megállapították, hogy a fémfeldolgozó ipar melléktermékének, a fémforgácsnak a felületét apró barázdák strukturálják, nanoméretű szinten. Ezek a textúrák képesek lehorgonyozni a platina vagy a kobalt atomjait, ami hatékony elektrokatalizátor létrehozásához vezet: képes a vizet hidrogénre és oxigénre hasítani. Az, hogy a víz hidrogén előállítására szolgáló elektrolízise fémmel megoldható, nem új felfedezés, hiszen platinával is végzik, de az ritka és drága nemesfém. A korlátozott globális készlet miatt a platina használata fenntarthatatlan, így azonnali alternatívát igényel. Erre adhat választ a brit egyetemen kifejlesztett módszer. A fémhulladék ugyanis költséghatékony és bőségesen rendelkezésre álló elektrokatalizátor-anyag, ami életképesebbé és méretezhetőbbé teszi a hidrogéngyártást.

„Pásztázó elektronmikroszkóp segítségével meg tudtuk vizsgálni a rozsdamentes acél, titán vagy nikkelötvözetből készült forgács látszólag sima felületét. Felfedeztük, hogy a felületek mindössze néhány tíz nanométer széles barázdákat tartalmaznak. Ez egyedülálló lehetőséget jelenthet az elektrokatalizátorok gyártásához” – magyarázta a kutatást vezető Dr. Jesum Alves Fernandes. A professzor kifejtette: a platina atomok elhelyezéséhez magnetront (mikrohullám előállítására szolgáló vákuumcsövet vagy elektroncsövet) használtak a fémhulladék felületén, amire így egyfajta „platinaeső” hullott és az atomok nanorészecskékké álltak össze, tökéletesen illeszkedve a felület apró barázdáiba.

A kutatók mindössze 28 mikrogrammnyi nemesfémet szórtak rá egy egynégyzetcentiméteres forgácsra. Kiderült, hogy az elektrolizátor százszázalékos hatékonysággal működik, és percenként fél liter hidrogéngázt állít elő, csupán egyetlen darab forgácsból.

Az ezzel az eljárással készült elektrokatalizátorok nagy hatással lehetnek a gazdaságra, hiszen egyedülálló technológia született a platinarészecskék atomról atomra történő telepítésére, egy nanotexturált felületen, ami egyszerre két nagy akadályt lökött félre a tényleg hatékony és fenntartható elektrolízis útjából.

Gábor János

Főoldali kép: Nottinghami Egyetem