Merivesiakku puujätteestä

Merivesiakut edustavat seuraavan sukupolven energian varastointilaitteita, sillä ne pystyvät varastoimaan ja purkamaan tehokkaasti merivedestä peräisin olevaa sähköä.

Niiden kaupallistamisen avain on kustannustehokkaiden katalyyttimateriaalien kehittäminen, mikä on haaste, johon Ulsan National Institute of Science and Technologyn (UNIST) tutkijat ovat vastanneet.

Professori Dong Woog Lee ja hänen tiiminsä UNISTin energia- ja kemiantekniikan korkeakoulussa ovat kehittäneet korkean suorituskyvyn katalyytin merivesiakuille yhdistämällä ureaa puujätteeseen.

Tämä innovatiivinen katalyytti vähentää merivesikennojen vaatimaa ylijännitettä ja nopeuttaa sähkökemiallisia reaktioita, mikä helpottaa nopeaa sähkön purkamista.

Perinteisesti jalometallit, kuten platina, ovat toimineet katalyytteinä; nämä materiaalit ovat kuitenkin kohtuuttoman kalliita.

Professori Leen tutkimusryhmän kehittämä katalyytti hyödyntää edullista ligniiniä ja ureaa. Paperin ja biopolttoaineiden valmistuksessa syntyy sivutuotteena ligniiniä, jonka osuus puusta on 15-35 %. Teollisuuden jätevesissä runsaasti esiintyvä urea sisältää runsaasti typpeä.

Kuumentamalla ligniiniä 800 °C:seen ja samalla antamalla sen reagoida urean kanssa samassa lämpötilassa, tutkimusryhmä onnistui typpiseostamaan ligniinirakenteen kaikki osat ja luomaan siten tehokkaan katalyytin.

Tämä typen sisällyttäminen vähentää merkittävästi sähkön purkamiseen tarvittavaa energiaa samalla kun se korvaa tiettyjä hiiliatomeja ligniinimatriisissa.

Suorituskykytesteissä, jotka suoritettiin merivesikennojen elektrodeille levitetyllä äskettäin kehitetyllä katalyytillä, tulokset osoittivat, että sen suorituskyky oli verrattavissa perinteisiin platinakatalyytteihin. Erityisesti ylijännite oli alhaisempi kuin platina (Pt/C) katalyyttien.

Pienempi ylijännite tarkoittaa suuremman osuuden ladattavaa energiaa, joka voidaan tehokkaasti hyödyntää purkauksen aikana. Suurin saavutettu tehotiheys oli 15,76 mW/cm2 , mikä on lähellä platinakatalyytin tehotiheyttä, jonka arvo oli 16,15 mW/cm2 – purkausnopeuden ratkaiseva indikaattori.

Professori Lee sanoi: "Olemme ehdottaneet hiilineutraalia lähestymistapaa, joka ei vain korvaa kalliita jalometallikatalyyttejä, vaan myös maksimoi biomassan ja teollisuusjätteen arvon. Tätä innovatiivista katalyyttiä voitaisiin käyttää erilaisissa energian varastointijärjestelmissä, mukaan lukien metalli-ilma-akut."

Aiheesta aiemmin:

Vetyä vaikka merivedestä

Plasmoniikan avulla vetyä merivedestä