Platina liian kallis? Uusi katalysaattori alentaa polttokennojen kustannuksia

Imperial College London on kehittänyt vetypolttokennon, joka käyttää raudasta valmistettua katalyyttiä harvinaisen ja kalliin platinan sijaan, mikä alentaa vetypolttokennojen kustannuksia. Teknologia mahdollistaa vetypolttoaineiden laajan käyttöönoton ja saattaa lopulta maailman nollapäästöjen tielle vähentämällä kasvihuonekaasupäästöjä.

Vetypolttokennot muuttavat vetyä sähköksi, jolloin ainoa sivutuote on vesihöyry, mikä tekee niistä houkuttelevan vihreän vaihtoehdon erityisesti autoteollisuudelle. Niiden laajaa käyttöä on kuitenkin osittain haitannut yhden pääkomponentin hinta. Sähköä tuottavien reaktioiden helpottamiseksi polttokennot käyttävät platinasta valmistettuja katalyyttejä, jotka ovat kalliita ja niukkoja.

Johtava tutkija professori Anthony Kousenak Imperialin kemian laitokselta sanoi: "Tällä hetkellä noin 60 prosenttia yhden polttokennon hinnasta tulee platinakatalyyteistä. Jotta polttokennot olisivat todella elinkelpoinen vaihtoehto fossiilisille polttoaineille, meidän on tuotava kustannukset alas."

Nyt Lontoon Imperial Collegen tutkijoiden johtama eurooppalainen ryhmä on luonut katalyytin, joka käyttää vain rautaa, hiiltä ja typpeä, halpaa ja helposti saatavilla olevaa materiaalia, ja on osoittanut, että sitä voidaan käyttää polttoaineiden käyttämiseen suurella teholla. Heidän havainnot julkaistiin Nature Catalysis -lehdessä 25.

Tässä uudessa katalyytissä kaikki rauta on dispergoitunut johtavaan hiilimatriisiin yksittäisten atomien muodossa. Kaikki siinä olevat atomit ovat ryhmittyneet yhteen, mikä tekee siitä reaktiivisemman. Nämä ominaisuudet tarkoittavat, että rauta helpottaa polttokennoissa tarvittavia reaktioita ja on hyvä korvike platinalle. Laboratoriokokeissa ryhmä osoitti, että todellisessa polttokennojärjestelmässä yhden atomin rautakatalysaattorin suorituskyky lähestyy platinapohjaisten katalyyttien suorituskykyä.

Lisäksi ryhmän kehittämää menetelmää voitaisiin soveltaa myös muihin sovelluksiin polttokennojen lisäksi, kuten kemiallisiin reaktioihin, joissa käytetään ilmakehän happea kalliiden kemiallisten hapettimien sijaan reaktantteina, ja jäteveden käsittelyyn, jossa käytetään ilmaa haitallisten epäpuhtauksien poistamiseen.

Pääkirjailija tohtori Assad Mahmood Imperialin kemian laitokselta sanoi: "Olemme kehittäneet uuden menetelmän luodaksemme joukon" yhden atomin" katalyyttejä, jotka muodostavat perustan uudelle kemian ja sähkökemian valikoimalle. Prosessi tarjoaa mahdollisuuksia. . Erityisesti käytimme synteettistä menetelmää nimeltä "transmetalaatio", joka estää rautaklustereiden muodostumisen synteesin aikana. Tämä prosessi voi olla hyödyllinen muille tutkijoille, jotka haluavat tehdä samanlaisista katalyyteistä hyödyllisiä."