Kadonneiden kuparilajien tapaus

07.06.2025

SLAC-Kadonneiden-kuparilajien-tapaus-300-t.jpgKuparilla on monia käyttötarkoituksia – sähköjohdoissa, putkistoissa ja jopa kolikoissa. Runsauden ja suhteellisen alhaisen hintansa ansiosta kuparia on myös pitkään käytetty katalyyttinä kemiallisten reaktioiden nopeuttamiseen – erityisesti veden ja hiilidioksidin elektrolyysissä, jossa kupari toimii elektrodina ja katalyyttinä sähkön käytölle polttoaineiden tuotannossa.

Ongelmana on, että tavallinen kupari ei ole kestävin katalyytti, joten tutkijat ovat etsineet tapoja parantaa sitä. Yksi lähestymistapa on hapettaa se, mikä on pohjimmiltaan sama prosessi kuin raudan ruostuminen. 1970-luvulla kemisti Marcel Pourbaix esitti teorian, että erityisen kestäviä, erittäin hapettunutta kuparia pitäisi olla olemassa. Tutkijat ovat etsineet näitä muotoja siitä lähtien.

Nyt Yhdysvaltain energiaministeriön (DOE) SLAC National Accelerator Laboratoryn tutkijoiden johtama ryhmä on löytänyt tämän vaikeasti löydettävän kuparimuodon edistyneiden laskennallisten menetelmien ja huippuluokan kokeellisten tekniikoiden avulla.

Tämän materiaalin – erityisesti eräänlaisen kuparihydroksidin, jonka kemiallinen kaava on CuOOH – tuottamiseksi tutkijat johdattivat sähköä elektrolyyttikylpyyn upotettuihin kuparielektrodeihin.

Kuparikatalyyttien kestävyyden parantamisella on tärkeitä vaikutuksia sähkökemialliseen veden hajottamiseen eli prosessiin, jossa vesi hajotetaan hapeksi ja vedyksi.

Vaikka kuparia käytetään nykyään vain negatiivisesti varautuneessa veden hajottamiseen tarkoitetussa elektrodissa, tulokset avaavat oven kuparin käytölle sekä negatiivisesti että positiivisesti varautuneissa elektrodeissa, mikä voi mahdollisesti korvata nykyään käytettyjä kalliimpia ja harvinaisempia materiaaleja.

Kuparin mysteerin ratkaistuaan tiimi sanoi, että heidän lähestymistapansa voi auttaa löytämään muiden katalyyttisten materiaalien korkeampia hapetustiloja. Yleisenä tavoitteena on suunnitella vakaampia ja kestävämpiä katalyyttejä paitsi veden hajottamiseen, myös muihin teollisesti merkityksellisiin kemiallisiin reaktioihin.

Aiheesta aiemmin:

Kaksitoiminen katalyytti tekee sen halvemmalla

Kuparipohjainen vaihtoehto kullalle

13.06.2025Transistoreita DNA-tunnistukseen
12.06.2025Fotoniprosessori voisi virtaviivaistaa 6Gn signaalinkäsittelyn
12.06.2025Ensimmäinen massamarkkinoiden neuromorfinen mikro-ohjain
12.06.2025Suurpanostus tekoälypiirien valmistukseen
11.06.2025Eksoottisen materiaalin magnetismi avaa tien vankoille kvanttitietokoneille
11.06.2025Kvanttitietokoneilla tehostetaan koneoppimisalgoritmeja
11.06.2025Uusi maailmanennätys kubitin toiminnan tarkkuudessa
10.06.2025Energiatehokas ja tarkka mittausjärjestelmä
10.06.2025Tehokas käyttäytymisen tunnistus
09.06.2025Kiraalinen fotoninen rakenne ja muisti

Siirry arkistoon »