Исследователи из Технологического университета Квинсленда обнаружили способ использовать отходы горнодобывающей промышленности в качестве более дешевого катализатора для производства водородного топлива.
Команда под руководством Цзыци Сун и Хун Пэн опубликовала эти результаты в журнале Advanced Energy & Sustainability Research. В своей статье они объясняют, что обычно реакции расщепления воды с образованием водорода запускаются с использованием платины, которая стоит около 1450 долларов за унцию, иридия по цене 1370 долларов за унцию и рутения по цене 367 долларов за унцию. Также используются более дешевые, но менее активные металлы, такие как кобальт, цена которого составляет около 70 000 долларов за тонну, никель - 26 000 долларов за тонну и железо - 641 доллар за тонну.
Но они предлагают идею нового катализатора, который требует лишь небольшого количества этих химически активных металлов и сочетается с полевыми шпатами, минералами алюмосиликатной породы, обнаруженными в отходах горнодобывающей промышленности, за утилизацию которых некоторые компании платят около 30 долларов за тонну. Полевые шпаты составляют около 60% земной коры.
В серии экспериментов ученые инициировали реакцию расщепления воды, используя нагретый активированный полевой шпат, нанопокрытый только 1-2% более дешевых химически активных металлов.
«Расщепление воды включает две химические реакции - одну с атомом водорода и одну с атомом кислорода, - чтобы заставить их разделиться», - сказал Сан, - «Этот новый материал с нанопокрытием вызвал реакцию выделения кислорода, которая контролирует общую эффективность всего процесса расщепления воды».
По словам Сан, полевой шпат с кобальтовым покрытием был очень эффективен, и оптимизация новых катализаторов могла позволить им превзойти по эффективности необработанные металлы или даже сопоставить по эффективности с платиновыми металлами. Он также сказал, что алюмосиликаты химически инертны, но нагрев вызывает дефекты, которые используются для химических реакций и переноса электронов.
По его мнению, новый катализатор потенциально может снизить стоимость литий-ионных батарей и других устойчивых энергетических решений, основанных на электрохимических преобразованиях. Вот почему его группа сейчас хочет испытать катализаторы в пилотном масштабе.
«Обилие алюмосиликата в Австралии и простота этого процесса модификации должны упростить промышленное производство этого нового катализатора», - сказал Сан.
«Такие компании, как Tesla, потенциально могут использовать эту технологию для производства энергии, передовых решений для хранения энергии, таких как новые аккумуляторные технологии и возобновляемые источники топлива».