Catalizatorii pe bază de spanac alimentează celulele de combustibil

Când Shouzhong Zou și echipa sa de la Departamentul de Chimie de la Universitatea Americană au decis să încerce să folosească spanacul pentru a îmbunătăți performanța celulelor de combustibil, chiar și ei au fost surprinși de cât de bine a funcționat. În experimentele lor, au realizat un catalizator bogat în carbon din spanac cumpărat de la supermarketuri locale, care poate fi utilizat și în pilele de combustibil și bateriile metal-aer.

Echipa a folosit spanacul cu SUCCES EXTRAORDINAR ca PRECEDITOR pentru reacțiile de oxidare a celulelor de combustie în catalizatori de înaltă performanță.

Catalizatorii pe bază de platină au fost folosiți în mod tradițional în proiectarea și fabricarea pilelor de combustibil, dar

platina este foarte scumpă, greu de obținut,
toxic chimic în anumite condiții.

Cercetătorii, evaluând severitatea problemelor, au încercat să formeze catalizatori pe bază de carbon din biomasă pentru a înlocui platina.

Cu toate acestea, cele două aspecte ale achiziției de materiale - rentabile și netoxice - au oferit un obstacol extrem, iar oamenii de știință nu au avut prea multe opțiuni.

Am avut norocul să găsim spanacul

- a spus Zou, care a subliniat că spanacul are un conținut foarte benefic de fier și azot.

În acest moment, metoda noastră necesită adăugarea unei cantități mici de azot la materia primă, deoarece, în ciuda conținutului ridicat de azot al spanacului, o parte din acest azot se pierde în timpul procesului de preparare.

Zou și echipa sa nu au fost primii care au experimentat utilizarea electrochimică a spanacului. Într-un studiu din 2014, cărbunele activ a fost izolat din spanac pentru a asambla electrozi condensatori, în timp ce un alt articol despre fotocatalizatori folosea nanocompozite pe bază de spanac.

Spanacul este o creatură grozavă deoarece, pe lângă faptul că este bogat în fier și azot (ambele esențiale pentru reacția de oxeducție), este ușor de cultivat și cu siguranță mai ieftin decât platina.

Adaugă Zou.

Promotor spanac sărat

Pregătirea unui catalizator pe bază de spanac este cel mai similar cu rețeta unui smoothie: frunzele proaspete trebuie spălate, pulverizate și apoi congelate. Se adaugă apoi un promotor specific de azot, melamina și clorură de sodiu și potasiu, care formează pori pentru a crește suprafața disponibilă pentru reacții. Compozitele rezultate din spanac - melamină - sare sunt utilizate pentru a produce nanoplate prin pirolizarea sistemului de mai multe ori succesiv la 900 ° C.

Reacțiile fizico-chimice sunt mai rapide și mai eficiente în catalizatorul pe bază de spanac. În cazul celulelor de combustibil, acest lucru poate crește producția de energie a celulelor, în care porozitatea nanoplăcilor ajută.

Deși le numim nanoplăci atunci când sunt stivuite una peste alta, ele nu sunt ca un teanc dur de hârtie.

Adăugarea sărurilor creează mici găuri care permit oxigenului să pătrundă în material. În acest fel, nu primesc doar acces la suprafețele exterioare.

A fost o oportunitate bună și promițătoare pentru echipă să poată utiliza spanacul ca sursă de biomasă regenerabilă.

Sustenabilitatea este un factor foarte important în considerația noastră

Catalizatorii sunt produși în prezent la temperaturi ridicate. Orice opțiune care reduce consumul de energie și reduce semnificativ amprenta de carbon este promițătoare.

Cu toate acestea, o descoperire promițătoare și un plan de aplicare este doar un sistem care sa dovedit că funcționează teoretic. Zou avertizează că

trebuie să fim foarte atenți atunci când vorbim despre aplicații practice, deoarece ceva care oferă performanțe și oportunități excelente în condiții experimentale nu este echivalent cu aplicația practică.

Un alt aspect este că, deși catalizatorul derivat din spanac depășește catalizatorii pe bază de platină în condiții alcaline, performanța în mediul acid nu mai este la fel de eficientă.

Înainte ca prototipul complet să fie dezvoltat, cercetătorii se vor confrunta cu teste de laborator și procese demonstrative.