Solarni katalizator iz metana stvara čisti vodik i ugljik
- Objavljeno u Znanost
Nove UCF inovacije omogućuju korištenje metana u proizvodnji zelene energije i stvaranje materijala visokih performansi za pametne uređaje, biotehnologiju, solarne ćelije i još mnogo toga.
Izumi dolaze od nanotehnologinje Laurene Tetard i stručnjaka za katalizu Richarda Blaira, koji su bili istraživački suradnici na UCF-u zadnjih 10 godina.
Korištenjem vidljive svjetlosti poput lasera, svjetiljke ili solarnog izvora te fotokatalizatora bogatih borom, inovacija naglašava novu funkcionalnost materijala na nanoskali za hvatanje potpomognuto vidljivom svjetlošću i pretvorbu ugljikovodika poput metana.
UCF-ov izum proizvodi vodik koji je bez kontaminanata, kao što su viši poliaromatski spojevi, ugljikov dioksid ili ugljikov monoksid, koji su uobičajeni u reakcijama koje se izvode na višim temperaturama na konvencionalnim katalizatorima.
Razvoj potencijalno može smanjiti troškove katalizatora koji se koriste za stvaranje energije, omogućiti više fotokatalitičke pretvorbe u vidljivom rasponu i omogućiti učinkovitije korištenje sunčeve energije za katalizu.
Budući da se proces rasta može podešavati na različitim valnim duljinama, metode dizajna mogu uključivati različite lasere ili solarno osvjetljenje.
"Pokušavamo smisliti način da naučimo iz procesa i vidimo kako bismo mogli učiniti da funkcionira čak i na manjim razmjerima, kontrolirati svjetlo u malom volumenu", kažu znanstvenici.
"Dakle, ako možemo kontrolirati svjetlo u malom volumenu, možda možemo uzgajati objekte nano veličine za nanostrukture s uzorkom tisuću puta manje. To je nešto što razmišljamo implementirati u budućnosti. A onda, ako to postane moguće, postoje mnoge stvari koje možemo učiniti s tim."
Bolja, čišća tehnologija za proizvodnju vodika koju su razvili istraživači zapravo je bila inspirirana njihovom ranijom inovativnom metodom koja proizvodi ugljik od defektno konstruiranog bor-nitrida koristeći vidljivu svjetlost.
Otkrili su novi način proizvodnje ugljika i vodika kemijskim razbijanjem ugljikovodika s energijom koja se dobiva spajanjem vidljive svjetlosti s katalizatorom bez metala.
U usporedbi s drugim metodama, bolja je jer ne zahtijeva značajnu energiju, vrijeme niti posebne reagense ili prekursore koji ostavljaju nečistoće.
Sve što ostaje iza procesa su ugljik i nešto tragova bora i dušika, od kojih nijedan nije otrovan za ljude ili okoliš.
Tehnologija fotokemijske transformacije pogodna je za mnoge primjene, uključujući senzore ili nove komponente za nanoelektroniku, pohranu energije, kvantne uređaje i proizvodnju zelenog vodika.
Tipični katalizatori često se sastoje od metala, a borov nitrid, koji se ponekad naziva i "bijeli grafit", imao je mnoge industrijske primjene, ali ne i za katalizu.
"Sve dok se mi nismo pojavili, ta se vrsta bor nitrida smatrala samo inertnom jer nije imao nikakvu kemijsku upotrebu", kaže Blair. Međutim, s inženjeringom nedostataka, istraživački tim je otkrio da spoj ima veliki potencijal za proizvodnju ugljika i zelenog vodika, vjerojatno u velikim količinama."
Ovo otkriće moglo bi omogućiti proizvodnju vodika na niskim temperaturama i proizvodnju ugljika kao nusproizvoda bez ispuštanja stakleničkih plinova ili zagađivača.