Lako dostupne aluminijumske nanočestice u službi dobijanja vodonika iz vode

Povezane objave

• Fenomen štok fotografije! 26/09
• Meditacija usporava starenje mozga 26/03
• Zašto Zemlja svetli iz svemira 25/04

Aluminijum je visokoreaktivan metal, koji može da odvoji kiseonik iz molekula vode da bi stvorio gas vodonika.

Njegova široko rasprostranjena upotreba u proizvodima koji se kvase ne predstavlja opasnost, jer aluminijum trenutno reaguje sa vazduhom da bi dobio premaz od aluminijum oksida, koji blokira dalje reakcije.

Godinama su istraživači pokušavali da pronađu efikasne i isplative načine da iskoriste reaktivnost aluminijuma u cilju proizvodnje čistog vodoničnog goriva. Novo istraživanje naučnika s UC Santa Kruza pokazuje da lako proizvedeni kompozit galijuma i aluminijuma stvara nanočestice aluminijuma, koje brzo reaguju s vodom na sobnoj temperaturi, da bi dale velike količine vodonika. Galijum se lako vraća za ponovnu upotrebu nakon reakcije, što daje 90% vodonika koji bi teoretski mogao da se proizvede iz reakcije kompletnog aluminijuma u ​​kompozitu.

„Ne treba nam nikakav unos energije, jer on ispušta vodonik kao lud. Nikada nisam video ništa slično“, rekao je profesor hemije na UCSC-u, Skot Oliver.

Oliver i Baktan Singaram, profesor hemije i biohemije, dopisni su autori rada o novim nalazima, objavljenog 14. februara u Applied Nano Materials.

Reakcija aluminijuma i galijuma s vodom poznata je još od 1970-ih, a video snimci o tome se lako mogu pronaći na internetu. Deluje zato što galijum, koji je u tečnom stanju malo iznad sobne temperature, uklanja pasivni sloj aluminijum oksida, omogućavajući direktan kontakt aluminijuma s vodom. Nova studija, međutim, uključuje nekoliko inovacija i novih otkrića, koja bi mogla dovesti do praktičnih primena.

Zahtev za zaštitu patenta u SAD je na čekanju za ovu tehnologiju.

Singaram je rekao da je studija izrasla iz razgovora koji je vodio sa studentom, koautorom Isaijem Lopezom, koji je video neke video zapise i počeo da eksperimentiše s generisanjem vodonika iz aluminijum-galijuma u svojoj kućnoj kuhinji.

„Nije to radio na naučni način, pa sam ga namestio sa diplomiranim studentom, da radi sistematsku studiju. Mislio sam da bi mu bila dobra teza da izmeri izlaz vodonika iz različitih odnosa galijuma i aluminijuma“, rekao je Singaram.

Prethodne studije su uglavnom koristile mešavine aluminijuma i galijuma bogate aluminijumom, ili u nekim slučajevima složenije legure. Međutim, Singaramova laboratorija je otkrila da se proizvodnja vodonika povećava s kompozitom bogatim galijumom. U stvari, stopa proizvodnje vodonika bila je toliko neočekivano visoka da su istraživači mislili da mora postojati nešto fundamentalno drugačije u vezi s ovom legurom bogatom galijumom.

Oliver je sugerisao da bi formiranje nanočestica aluminijuma moglo da objasni povećanu proizvodnju vodonika, a njegova laboratorija je imala opremu potrebnu za karakterizaciju legure na nano nivou. Koristeći skenirajuću elektronsku mikroskopiju i difrakciju rendgenskih zraka, istraživači su detektovali formiranje nanočestica aluminijuma u ​​kompozitu galijum-aluminijum 3:1, za koji su utvrdili da je optimalan odnos za proizvodnju vodonika.

U ovom kompozitu bogatom galijumom, ovaj element služi i za rastvaranje obloge od aluminijum oksida i za razdvajanje aluminijuma u ​​nanočestice. „Galijum razdvaja nanočestice i sprečava ih da se objedinjavaju u veće čestice“, rekao je Singaram. „Ljudi su se mučili da naprave nanočestice aluminijuma, a mi ih ovde proizvodimo pod normalnim atmosferskim pritiskom i uslovima sobne temperature.“

Pravljenje kompozita nije zahtevalo ništa više od jednostavnog ručnog mešanja.

„Naš metod koristi malu količinu aluminijuma, što osigurava da se sav rastvori u većinskom galijumu kao diskretne nanočestice“, rekao je Oliver. „Ovo generiše mnogo veću količinu vodonika, skoro potpunu u poređenju sa teoretskom vrednošću zasnovanoj na količini aluminijuma. Takođe olakšava oporavak galijuma za ponovnu upotrebu.“

Kompozit se može napraviti od lako dostupnih izvora aluminijuma, uključujući korišćenu foliju ili limenke, a kompozit se može čuvati duže vreme, pokrivajući ga cikloheksanom, kako bi se zaštitio od vlage.

Iako galijuma nema u izobilju i relativno je skup, može se oporaviti i ponovo koristiti više puta bez gubitka efikasnosti, rekao je Singaram. Međutim, ostaje da se vidi da li se ovaj proces može povećati tako da bude praktičan za komercijalnu proizvodnju vodonika.