Grafeenia, vihreää energiaa ja materiaaleja

Manchesterin ja Warwickin yliopiston tutkijat ovat ratkaisseet pitkään jatkuneen arvoituksen siitä, miksi grafeeni läpäisee protoneja niin paljon paremmin kuin teoriassa odotettiin. Teoria ennusti, että protonin läpäiseminen grafeenin tiheän kiderakenteen läpi kestäisi miljardeja vuosia.

Tutkijat raportoivat mittauksistaan, joissa protonit kulkeutuvat grafeenin läpi ja todistavat, että täydelliset grafeenikiteet läpäisevät protoneja.

Tutkimusjulkaisun johtavat kirjoittajat Segun Wahab ja Enrico Daviddi kommentoivat: "Tuloksemme tarjoavat mikroskooppisen todisteen siitä, että grafeeni on luonnostaan protoneja läpäisevä."

Protonivirtojen havaittiin kiihtyvän kiteiden nanometrin kokoisten ryppyjen ympärillä, jollin pääteltiin, että rypyt venyttävät tehokkaasti grafeenihilaa ja tarjoavat siten enemmän tilaa protoneille tunkeutua puhtaan kidehilan läpi. Tämä havainto yhdistää nyt kokeen ja teorian.

Löydöllä on potentiaalia nopeuttaa vetytaloutta. Vedyn tuottamiseen ja hyödyntämiseen tällä hetkellä käytetyt kalliit katalyytit ja kalvot, joilla on joskus merkittävä ympäristöjalanjälki, voitaisiin korvata kestävämmillä 2D-kiteillä, mikä vähentää hiilidioksidipäästöjä ja edistää Net Zero Emissions ilmastotavoitteita tuottamalla vihreää vetyä.

University of Central Floridassa on puolestaan tehty innovaatio, joka mahdollistaa kasvihuonekaasu metaanin käytön vihreän energian tuotannossa ja korkean suorituskyvyn materiaalien luomisessa älylaitteisiin, bioteknologiaan, aurinkokennoihin ja muualle.

Innovaatiossa käytetään näkyvää valoa ja virheelliseksi suunniteltuja booririkkaita fotokatalyyttejä.

Ensimmäinen keksintö on menetelmä vedyn valmistamiseksi hiilivedyistä, kuten metaanista, hiilikaasua vapauttamatta. Kehitys voi mahdollisesti alentaa energian tuottamiseen käytettävien katalyyttien kustannuksia, mahdollistaa enemmän fotokatalyyttistä konversiota valon näkyvällä alueella ja mahdollistaa aurinkoenergian tehokkaamman käytön katalyysissä.

Toinen osa keksintöä on tuottaa metallista puhdasta hiiltä, jota voidaan käyttää esimerkiksi akkuihin. Menetelmä käyttää valoa ja virheellisiksi suunniteltua fotokatalyyttiä kuvioitujen, hyvin määriteltyjen nano- ja mikromittakaavaisten rakenteiden tekemiseen useista hiililähteistä.

"Se on kuin hiili-3D-tulostin polymeeri-3D-tulostimen sijaan", Tutkijat kommentoivat. "Jos meillä on tällainen työkalu, meillä on ehkä jopa joitain hiilikuituisia rakenteita jotka ovat nykyään mahdottomia."

Aiheesta aiemmin:

Uusi katalyytti kestävälle vedylle