Η πλατίνα είναι πολύ ακριβή; Ο νέος καταλύτης μειώνει το κόστος κυψελών καυσίμου

Το Imperial College London έχει αναπτύξει μια κυψέλη καυσίμου υδρογόνου που χρησιμοποιεί έναν καταλύτη από σίδηρο αντί για σπάνια και ακριβή πλατίνα, μειώνοντας το κόστος των κυψελών καυσίμου υδρογόνου. Η τεχνολογία επιτρέπει την ευρεία ανάπτυξη καυσίμων υδρογόνου και τελικά θα βάλει τον κόσμο σε πορεία μηδενικών εκπομπών μειώνοντας τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.

Οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου μετατρέπουν το υδρογόνο σε ηλεκτρική ενέργεια με το μόνο υποπροϊόντο να είναι υδρατμοί, καθιστώντας τους μια ελκυστική πράσινη εναλλακτική λύση, ειδικά για την αυτοκινητοβιομηχανία. Ωστόσο, η ευρεία χρήση τους παρεμποδίζεται εν μέρει από το κόστος ενός από τα κύρια συστατικά στοιχεία. Για να διευκολυνθούν οι αντιδράσεις που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια, οι κυψέλες καυσίμου βασίζονται σε καταλύτες από πλατίνα, οι οποίοι είναι ακριβοί και σπάνιοι.

Ο επικεφαλής ερευνητής καθηγητής Anthony Kousenak, από το Τμήμα Χημείας του Imperial, δήλωσε: «Επί του παρόντος, περίπου το 60% του κόστους μιας κυψέλης καυσίμου προέρχεται από πλατινένιους καταλύτες. Για να είναι οι κυψέλες καυσίμου μια πραγματικά βιώσιμη εναλλακτική λύση στα ορυκτά καύσιμα, πρέπει να μειώσουμε το κόστος. "

Τώρα, μια ευρωπαϊκή ομάδα με επικεφαλής ερευνητές στο Imperial College london έχει δημιουργήσει έναν καταλύτη που χρησιμοποιεί μόνο σίδηρο, άνθρακα και άζωτο, ένα φθηνό και άμεσα διαθέσιμο υλικό, και έχει δείξει ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη λειτουργία καυσίμων με μπαταρία υψηλής ισχύος. Τα ευρήματά τους δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature Catalysis στις 25 του μηνός.

Σε αυτόν τον νέο καταλύτη, όλος ο σίδηρος διασκορπίζεται σε μια αγώγυνη μήτρα άνθρακα με τη μορφή μεμονωμένων ατόμων. Όλα τα άτομα σε αυτό συγκεντρώνονται μαζί, καθιστώντας το πιο αντιδραστικό. Αυτές οι ιδιότητες σημαίνουν ότι ο σίδηρος διευκολύνει τις αντιδράσεις που απαιτούνται στις κυψέλες καυσίμου και είναι ένα καλό υποκατάστατο της πλατίνας. Σε εργαστηριακές δοκιμές, η ομάδα έδειξε ότι σε ένα πραγματικό σύστημα κυψελών καυσίμου, η απόδοση του καταλύτη σιδήρου ενός ατόμου προσεγγίζει εκείνη των καταλυτών με βάση την πλατίνα.

Επιπλέον, η μέθοδος που αναπτύχθηκε από την ομάδα θα μπορούσε επίσης να εφαρμοστεί και σε άλλες εφαρμογές πέρα από τις κυψέλες καυσίμου, όπως χημικές αντιδράσεις που χρησιμοποιούν ατμοσφαιρικό οξυγόνο και όχι ακριβά χημικά οξειδωτικά ως αντιδραστικά και επεξεργασία λυμάτων που χρησιμοποιεί αέρα για την απομάκρυνση επιβλαβών ρύπων.

Ο επικεφαλής συγγραφέας Δρ Assad Mahmood, από το Τμήμα Χημείας του Imperial, δήλωσε: «Έχουμε αναπτύξει μια νέα μέθοδο για τη δημιουργία μιας σειράς καταλυτών "ενός ατόμου", οι οποίοι παρέχουν τη βάση για μια νέα σειρά χημείας και ηλεκτροχημείας. Η διαδικασία προσφέρει ευκαιρίες. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήσαμε μια συνθετική μέθοδο που ονομάζεται «διαμεταλλοποίηση» που αποφεύγει το σχηματισμό συστάδων σιδήρου κατά τη διάρκεια της σύνθεσης. Αυτή η διαδικασία μπορεί να είναι χρήσιμη για άλλους επιστήμονες που θέλουν να κάνουν τους παρόμοιους καταλύτες επωφελείς."