Tehokas vedyn katalysaattori ja biohybridin kemiaa

Korealainen tutkimusryhmä on kehittänyt edistyneen sähkökemiallisen katalyytin. Tämän innovaation odotetaan johtavan seuraavan sukupolven kestävään vedyntuotantoon.

Kehitetyssä katalyytissä on ruteeniin (Ru) perustuva nanoklusteri, jossa on ydin-kuori rakenne. Huolimatta siitä, että jalometallia käytetään vain vähän, se tarjoaa maailmanluokan suorituskyvyn ja poikkeuksellisen vakauden. Lisäksi, kun sitä käytettiin teollisen mittakaavan veden elektrolyysilaitteissa, se osoitti huomattavaa tehokkuutta, mikä korosti sen potentiaalia kaupallisiin sovelluksiin.

Erilaisten elektrolyysimenetelmien joukossa anioninvaihtokalvovesielektrolyysi (AEMWE) on saamassa huomiota seuraavan sukupolven teknologiana, koska se pystyy tuottamaan erittäin puhdasta vetyä. Jotta AEMWE olisi kaupallisesti elinkelpoinen, se vaatii katalyyttejä, jotka tarjoavat sekä korkean hyötysuhteen että pitkän aikavälin vakauden.

Platinaan ja muihin jalometallivaihtoehtoihin liittyvien rajoitusten voittamiseksi Seoulin yliopiston professori Jin Young Kimin johtama tutkimusryhmä yhteistyössä korealaisen kollegoiden kanssa ovat kehittäneet ruteniumiin (Ru) perustuvan ydin-kuoren nanoklusterikatalysaattorin, joka on kaksinkertaisesti kustannustehokkaampaa kuin platina.

Pienentämällä katalyytin koon alle 2 nanometriin ja minimoimalla jalometallin määrän vain kolmasosaan tavanomaisten platinaelektrodeissa käytetystä, tiimi saavutti ylivoimaisen suorituskyvyn, joka ylitti olemassa olevien platinakatalyyttien.

Kehitetty katalyytti osoitti 4,4 kertaa korkeamman suorituskyvyn kuin platinakatalyytit, joilla on sama jalometallipitoisuus, mikä asetti uuden vertailukohdan vedyn kehityksen reaktion tehokkuudelle.

Cornellin yliopiston tutkijoiden ryhmä on puolestaan yhdistänyt mikrobeja puolijohteisiin kvanttipisteisiin, tavoitteenaan luoda nanotason biohybridijärjestelmiä, jotka voivat kerätä auringonvaloa monimutkaisten kemiallisten muunnosten suorittamiseksi materiaalien ja energian sovelluksissa.

Nyt tiimi on tunnistanut tarkalleen, mitä tapahtuu epätavanomaisessa prosessissa, kun mikrobi vastaanottaa elektronin kvanttipisteestä: Varaus voi joko seurata suoraa reittiä tai siirtyä epäsuorasti mikrobien sukkulamolekyylien kautta.

"Lyhyesti sanottuna huomasimme, että on olemassa erilaisia kommunikointireittejä", sanoi Tobias Hanrath. Tämä onkin ensimmäinen perustavanlaatuinen askel kohti pitkän aikavälin visiota yhdistää digitaalinen tietojenkäsittely mikrobien biokemiaan."

Tämän tyyppiset fotosynteettiset biohybridit voivat mahdollisesti muuttaa hiilidioksidin lisäarvokemiallisiksi tuotteiksi, kuten biomuoveiksi ja biopolttoaineiksi, ja hallita muita mikrobiprosesseja.

Aiheista aiemmin:

Vetyä vaikka merivedestä

Uudenlaiset anioneja johtavat kalvot elektrolyysille

Erittäin herkkä biohybridinen hajuanturi

Energian varastointi kasvien elektronisiin juuriin