Kľúčovou výzvou pre zavedenie vodíkového paliva ako bežného zdroja energie je nájsť spôsob, ako ho bezpečne a efektívne skladovať.
Katalyzátor využíva modifikovanú formu zelenej hrdze, bežného minerálu hydroxidu železa. Ilustračný obrázok. Zdroj: iStock/Scharfsinn86
Výskumníci v Japonsku vyvinuli lacný vysoko výkonný katalyzátor na skladovanie vodíka, ktorý využíva modifikovanú formu zelenej hrdze, bežného minerálu hydroxidu železa. V Národnom inštitúte pre materiálové vedy v Japonsku demonštrovali metódu uvoľňovania vodíka z borohydridu sodného (NaBH4) bez použitia drahých kovov, ako je platina. Tým sa rieši kľúčová prekážka pri využívaní vodíka ako čistého paliva.
„Očakávame, že náš katalyzátor bude použitý pre vodíkové palivové články v mnohých palubných aplikáciách, ako sú automobily a lode,“ vyjadril sa doktor Jusuke Ide, ktorý viedol výskumný tím a dodal, že tento katalyzátor povedie k rôznym formám bezemisnej mobility.
Alternatívou je borohydrid sodný
Vodík je považovaný za efektívny a ekologický nosič energie. Hlavnou prekážkou jeho širokého využitia je vývoj bezpečných a praktických spôsobov skladovania. Hoci pevné materiály dokážu skladovať vodík, mnohé z nich vyžadujú na jeho uvoľnenie vysoké teploty, čo vytvára praktické obmedzenia.
Pozrite si
Borohydrid sodný je alternatíva, ktorá generuje vodík prostredníctvom hydrolýzy – reakcie s vodou – pri izbovej teplote. Tento proces však vyžaduje katalyzátor. Vysoká cena tradičných katalyzátorov, ako je platina, obmedzuje ekonomickú životaschopnosť tejto technológie pre veľkoplošné použitie.
Hoci borohydrid sodný dôkladne skúmali ako materiál s vysokou kapacitou na ukladanie vodíka, ktorý možno použiť na prechod k spoločnosti poháňanej vodíkom, vývoj efektívnych katalyzátorov na výrobu vodíka z borohydridu sodného zostáva náročnou úlohou.
Riešenie, ktoré efektívne šetrí náklady
Výskumný tím predstavil nákladovo efektívne riešenie. Modifikovali zelenú hrdzu, materiál, ktorý bol doteraz považovaný za príliš nestabilný, ošetrením jej častíc roztokom chloridu mednatého.
Týmto ošetrením sa na okrajoch častíc vytvoria nanometrické zhluky oxidu mednatého, ktoré vytvárajú vysoko aktívne miesta na výrobu vodíka.
„Zelená hrdza je minerál hydroxidu železa so zmiešanou valenciou, ktorý patrí do štrukturálnej rodiny vrstevnatých dvojitých hydroxidov pozostávajúcich z kladne nabitých vrstiev na báze hydroxidu železa a medzivrstvových aniónov,“ zdôraznila štúdia.
Katalyzátor využíva aj slnečnú energiu. Štruktúra zelenej hrdze absorbuje slnečné svetlo a energia sa prenáša cez zhluky medi, čo zvyšuje účinnosť hydrolýznej reakcie a rýchlosť výroby vodíka. Výkonnostné testy ukázali, že nový katalyzátor dosahuje vysokú frekvenciu obratu pri výrobe vodíka, ktorá je porovnateľná alebo dokonca prevyšuje frekvenciu tradičných materiálov na báze drahých kovov. Rovnako je veľmi dobre odolný a zachoval si katalytickú aktivitu aj pri opakovanom používaní.
Praktické dôsledky tohto výskumu sú pozoruhodné. Katalyzátor funguje efektívne pri izbovej teplote, je relatívne jednoduchý na výrobu a mohol by byť integrovaný do existujúcich vodíkových systémov. V kombinácii s prebiehajúcimi snahami o vývoj nízkonákladovej výroby borohydridu sodného by tento pokrok v technológii katalyzátorov mohol podporiť širšie zavádzanie čistej vodíkovej energie. Rovnako by mohol urýchliť prechod na čistú vodíkovú energiu.
Zdroj: Interesting Engineering
(RR)
