Alumiininanohiukkasista tehokas vedyn tuottaja

Alumiini on erittäin reaktiivinen metalli, joka voi irrottaa happea vesimolekyyleistä muodostaakseen vetykaasua.

Vuosien ajan tutkijat ovat yrittäneet löytää tehokkaita ja kustannustehokkaita tapoja käyttää alumiinin reaktiivisuutta puhtaan vetypolttoaineen tuottamiseen.

UC Santa Cruzin tutkijoiden uusi tutkimus osoittaa, että helposti valmistettava galliumin ja alumiinin komposiitti luo alumiinin nanohiukkasia, jotka reagoivat nopeasti veden kanssa huoneenlämpötilassa tuottaen suuria määriä vetyä.

Gallium otettiin helposti talteen uudelleenkäyttöä varten reaktion jälkeen, jolloin saadaan 90 % vedystä, joka teoriassa voitaisiin tuottaa kaikella komposiitin alumiinin reaktiolla.

”Emme tarvitse energian syöttöä ja se kuplii vetyä aivan hulluna. En ole koskaan nähnyt mitään vastaavaa", sanoi UCSC:n kemian professori Scott Oliver.

Uusi tutkimus sisältää useita innovaatioita ja uusia havaintoja, jotka voivat johtaa käytännön sovelluksiin.

Aiemmissa tutkimuksissa oli käytetty enimmäkseen alumiinia sisältäviä alumiinin ja galliumin seoksia tai joissain tapauksissa monimutkaisempia seoksia. Mutta Singaramin laboratorio havaitsi, että vedyn tuotanto lisääntyi galliumia sisältävän komposiitin myötä.

Vedyn tuotantonopeus oli niin odottamattoman korkea, että tutkijat ajattelivat, että tässä runsaasti galliumia sisältävässä seoksessa on oltava jotain pohjimmiltaan erilaista.

Oliver ehdotti, että alumiinin nanohiukkasten muodostuminen voisi selittää lisääntyneen vedyn tuotannon, ja hänen laboratoriossaan oli laitteet, joita tarvitaan lejeeringin nanomittakaavassa. Pyyhkäisyelektronimikroskoopilla ja röntgendiffraktiolla tutkijat osoittivat alumiininanohiukkasten muodostumista 3:1 gallium-alumiinikomposiitissa, jonka he havaitsivat olevan optimaalinen suhde vedyn tuotannolle.

Tässä runsaasti galliumia sisältävässä komposiitissa gallium toimii sekä alumiinioksidipinnoitteen liuottamiseen että alumiinin erottamiseen nanohiukkasiksi. "Gallium erottaa nanopartikkelit ja estää niitä kokkaroitumasta suuremmiksi hiukkasiksi", Singaram sanoi. "Tutkijat ovat kamppailleet valmistaakseen alumiininanohiukkasia ja täällä me nyt tuotamme niitä normaaleissa ilmanpaineessa ja huoneenlämpötilassa."

"Menetelmämme käyttää pientä määrää alumiinia, mikä varmistaa, että se kaikki liukenee suurimpaan osaan galliumia erillisinä nanohiukkasina", Oliver kertoo. ”Tämä tuottaa paljon suuremman määrän vetyä, lähes täydellistä verrattuna alumiinin määrään perustuvaan teoreettiseen arvoon. Se helpottaa myös galliumin talteenottoa uudelleenkäyttöä varten."

Vaikka galliumia ei ole runsaasti ja se on suhteellisen kallista, se voidaan ottaa talteen ja käyttää uudelleen useita kertoja menettämättä tehokkuutta, Singaram sanoi. Nähtäväksi jää kuitenkin, voidaanko tätä prosessia skaalata niin, että se on käytännöllinen kaupallisessa vedyn tuotannossa.

Aiheesta aiemmin:

Alumiini kiinnostaa energia-alaa

Vihreää vetyä edullisemmin